JP2001190439A

JP2001190439A - 気泡発生装置

Info

Publication number: JP2001190439A
Application number: JP2000001477A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Hiradate; 久志平舘; Shigenori Suzuki; 重則鈴木
Original assignee: RINKUSU KK; Yurtec Corp
Current assignee: RINKUSU KK; Yurtec Corp
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-17

Abstract

(57)【要約】【課題】気泡を槽内に収容された液体中に十分に行き
渡らせることことができる気泡発生装置を提供する。【解決手段】液体１９を収容する槽１７と、この槽１
７の外部に設けられた液体の循環流路３と、この循環流
路３に設けられた液体１９の送液手段１１と、循環流路
３に設けられて液体１９中に気体を供給する気体供給手
段９と、循環流路３の出口側端部に設けられて液体１９
中に気泡を発生させるラインミキサー１３と、このライ
ンミキサー１３から槽１７中に吐出する液体を衝突させ
る衝突手段１５とを備える。これにより、ラインミキサ
ー１３で生成された気泡を含む液体１９を衝突手段１５
に衝突させることで、気泡の微細化や、液体１９に溶存
していた気体の気泡化などで、より微細でより多量の気
泡を生成して、気泡を槽１７内の液体１９中に十分に行
き渡らせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気泡発生装置に係
り、特に、微細な気泡を発生する気泡発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】気泡発生装置では、一般に、加圧手段に
より高圧に加圧されて空気が溶解した液体をオリフィス
状に形成された流路を通過させた後、液体を収容した槽
などに吐出させるか、またはベンチュリ状の噴出口など
を有するノズルから液体を収容した槽などに噴出させる
などの方法により、オリフィス状に形成された流路やベ
ンチュリ状の噴出口などを有するノズルを通過すること
によって液体が急激に減圧されることで気泡を形成して
いる。

【０００３】ところで、気泡発生装置は、浴槽、曝気
槽、水処理装置など気泡の作用を利用する様々な装置類
に組み込まれて用いられるが、効率よく気泡の作用を得
るためには、気泡が槽内に収容された液体中に十分に行
き渡った状態になる必要がある。このため、液体中での
滞留時間を長くするのに、できるだけ微細な気泡を生成
したり、より多量の気泡を生成する必要などがある。し
かし、オリフィス状に形成された流路やベンチュリ状の
噴出口などを有するノズルなどの減圧作用だけでは、例
えば数μｍから数十μｍといったような微細な気泡を生
成することは難しく、また、気泡の生成量を増大させる
ことも難しい。したがって、より微細な気泡を発生さ
せ、また、気泡の生成量を増大させるために、従来は、
機械的な減圧手段を備える構成や複数の減圧室とオリフ
ィスを備える構成など複雑な気泡発生装置を形成して用
いている。したがって、より簡単に形成できる気泡発生
装置が望まれていた。

【０００４】これに対し、気泡を発生させる液体が通流
する流路にラインミキサーを備えた気泡発生装置が考え
られている。ラインミキサーは、様々な構成のものが市
販されているため、適当なラインミキサーを選択し、液
体の流路の一部として組み込むだけで簡単に気泡発生装
置を形成することができ、複雑な構成を有する装置を形
成する必要がない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ラインミキサ
ーを備えた気泡発生装置で生成した気泡は、十分に微細
なものでないこと、また、十分な量が生成されていない
ことなどから、槽内ではすぐに浮上するか、または崩壊
してしまうことにより失われ、槽内に収容された液体中
に十分に行き渡らせることができない。

【０００６】本発明の課題は、気泡を槽内に収容された
液体中に十分に行き渡らせることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の気泡発生装置
は、液体を収容する槽と、この槽内に液体を吐出する流
路と、この流路に設けられた液体の送液手段と、流路に
設けられて液体中に気体を供給する気体供給手段と、流
路の出口側端部に設けられて液体中に気泡を発生させる
ラインミキサーと、このラインミキサーから槽中に吐出
する液体を衝突させる衝突手段とを備えることにより上
記課題を解決する。

【０００８】このような構成とすれば、ラインミキサー
で生成された気泡を含む液体を衝突手段に衝突させるこ
とで、衝突の衝撃によって気泡を微細化することがで
き、これにより、気泡が液面に浮上するまでの時間を長
くして槽内に収容された液体中での気泡の滞留時間を長
くすることができる。さらに、液体に十分な気体が溶存
している場合には、液体が衝突手段に衝突することで生
じる圧力損失による減圧作用により、液体に溶存してい
た気体が気泡化されることで、より多量の気泡を生成で
き、気泡の崩壊による気泡の減少の影響を抑えることが
できる。したがって、気泡を槽内に収容された液体中に
十分に行き渡らせることができる。

【０００９】また、衝突手段が屈曲した管からなるもの
であれば、装置構成を簡素化できるので好ましい。さら
に、槽を画成する面に屈曲した管の出口側開口を向けれ
ば、屈曲した管から吐出した気泡を含む液体が槽を画成
する面に衝突することで、気泡がさらに微細化されるこ
と、また、液体に溶存していた気体が気泡化されてさら
に多量の気泡が発生することなどにより、気泡を槽内に
収容された液体中にさらに十分に行き渡らせることがで
きる。

【００１０】また、ラインミキサーが槽外の槽の側壁近
傍に配設され、衝突手段が槽内に槽の側壁から突出して
設けられた屈曲した管からなり、屈曲した管の出口側開
口を槽の底面に向ける。このようにすれば、屈曲した管
から吐出した気泡を含む液体が槽の底面に衝突すること
で、気泡がさらに微細化されること、また、液体に溶存
していた気体が気泡化されてさらに多量の気泡が発生す
ることなどに加え、屈曲した管から吐出した液体が槽の
底面に沿って拡がって流れ、気泡もこの槽内に収容され
た液体の底面に沿って拡がるため、気泡を槽内に収容さ
れた液体中に一層十分に行き渡らせることができる。

【００１１】ところで、ラインミキサーには、流路内に
配設された撹拌子や邪魔板などを駆動手段により駆動さ
せて、流路内を通流する液体を撹拌するものがあるが、
このような、ラインミキサーでは、駆動手段が必要であ
るため装置構成が複雑になる。そこで、ラインミキサー
が、液体の螺旋状の流れを形成する羽根と液体の螺旋状
の流れが衝突する複数の突起とを有するスタティックミ
サーであれば、駆動手段などが必要なく装置構成を簡素
化できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用してなる気泡
発生装置とこの気泡発生装置を備えた浴槽の一実施形態
に関して図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本
発明を適用してなる気泡発生装置とこの気泡発生装置を
備えた浴槽の概略構成を示す図である。図２は、本実施
形態の気泡発生装置に用いたスタティックミキサーの内
部構造を示す模式図である。図３は、スタティックミキ
サーとエルボの設置位置及び浴槽へのエルボの設置位置
を示す図である。

【００１３】本実施形態の気泡発生装置１は、図１に示
すように、循環流路３、この循環流路３に順次設けられ
た流入部５、濾過器７、空気供給用流路９、ポンプ１
１、スタティックミキサー１３、そして循環流路３のエ
ルボとなるエルボ１５などで構成されている。循環流路
３は、浴槽１７の外部に設けられて浴槽１７内に収容さ
れた湯１９を循環させる流路であり、循環流路３の入口
側端部に設けられて浴槽１７の底面２１に設置された流
入部５から流入した湯１９は、循環流路３の出口側端部
に設けられて浴槽１７の側壁２３に設置されたエルボ１
５から浴槽１７内に吐出する。流入部５は、例えばエル
ボ１５が設置されている側壁２３と対向する側壁２５近
傍の浴槽１７の底面２１部分に設置されており、流入部
５とエルボ１５との距離ができるだけ遠くなるように設
置されている。濾過器７は金網や多孔性のフィルターな
どを内部に備えており、湯１９と共に循環流路３に吸引
された髪の毛やその他の異物などを除去する。なお、濾
過器７の上流側には、濾過器７やポンプ１１へ流入する
湯１９の流量などを調整するための流量調整バルブ２７
が設けられている。

【００１４】空気吸引用流路９は、濾過器７とポンプ１
１との間の循環流路３の部分に連通しており、図示して
いない圧縮空気ボンベ、コンプレッサーなど空気供給源
からの空気が空気供給用流路９を介して循環流路３を通
流する湯１９に供給される。本実施形態では、約１.５
〜１.７Ｌ／ｍｉｎ．で空気が供給されているが、空気
の供給量は、個々の気泡発生装置の仕様や性能などに応
じ適宜決定されるものであり、十分な気泡を得るために
は、湯１９に対する空気の混入率が３％以上１０％以下
になるような空気供給量にするのが望ましい。なお、図
示していない空気供給源と空気供給用流路９などは、気
体供給手段を構成している。ポンプ１１は、循環流路３
内に湯１９をほぼ３０Ｌ／ｍｉｎ．の流量で通流させて
おり、また、圧力調整バルブ２９と共に、空気が混入し
た湯１９を加圧して送液する。本実施形態においては、
気泡を槽内に収容された液体中に十分に行き渡らせるた
めには、循環流路３中の空気が混入した湯１９を３ｋｇ
／ｃｍ^２以上５ｋｇ／ｃｍ^２以下に加圧するのがよい。
さらに好ましくは、ほぼ４ｋｇ／ｃｍ^２に加圧するのが
よい。

【００１５】本実施形態では、ラインミキサーとして、
図２に示すように、駆動部材などを有しないスタティッ
クミキサー１３を用いている。本実施形態のスタティッ
クミキサー１３は、ＯＨＲラインミキサーの名称で兼松
産業機械（株）より販売されているものであり、管状に
形成されたガイドべーン室３１とガイドべーン室３１よ
りも小径でガイドべーン室３１と同軸に連通して形成さ
れたカレントカッター室３３などからなる。このスタテ
ィックミキサー１３では、ガイドべーン室３１の端縁部
とカレントカッター室３３の端縁部とに各々フランジ部
３５、３７が形成されており、スタティックミキサー１
３は、フランジ部３５、３７と、循環流路３を形成する
管の図示していないフランジ部とを図示していないＯ−
リングまたはガスケットなどを挟み込んで、図示してい
ないボルトまたはクランプなどで組み付けることによ
り、上流側にガイドべーン室３１が、下流側にカレント
カッター室３３が来るように循環流路３の出口側端部に
取り付けられている。なお、スタティックミキサー１３
のカレントカッター室３３側には直線状の管、すなわち
単管３４が取り付けられている。

【００１６】スタティックミキサー１３として用いたＯ
ＨＲラインミキサーのガイドべーン室３１には、略半円
形平板状の固定された２枚の羽根であるガイドベーン３
９を有し、この２枚のガイドベーン３９を交差させて設
けることで液体の螺旋状の流れを形成している。カレン
トカッター室３３は、内周面に流路の中心方向に突出し
た複数の略キノコ状突起４１の列が設けられており、ガ
イドべーン室３１で生じた液体の螺旋状の流れがこれら
の複数の突起に衝突する。このようにガイドべーン室３
１の２枚のガイドベーン３９によって生じた螺旋状の流
れがカレントカッター室３３の複数の突起４１に衝突す
ることで、液体に混入した大きな気泡、または液体に溶
存している気体などから多数の微細な気泡が生成され
る。

【００１７】エルボ１５は、図１に示すように、ほぼ９
０度に円弧状に屈曲した管であり、エルボ１５の片側の
端部に形成された図示していないフランジ部によって単
管３４に連結されている。エルボ１５は、浴槽１７の側
壁２３から浴槽１７内に突出した状態で、エルボ１５の
湯１９の吐出口４３が浴槽１７の底面１５に向くように
取り付けられている。スタティックミキサー１３のカレ
ントカッター室３３からの湯１９の流れは、エルボ１５
の屈曲した部分４５でエルボ１５の内壁に衝突して流れ
の方向を変え、エルボ１５の吐出口４３から浴槽１７内
に吐出する。このように、エルボ１５は、スタティック
ミキサー１３から吐出する湯１９を衝突させる衝突手段
を構成している。

【００１８】このような構成の本実施形態の気泡発生装
置１では、流入部５から流入し、空気供給用流路９から
空気を供給された湯１９をで加圧してスタティックミキ
サー１３に送液することで、循環流路３を通流する湯１
９中に気泡を発生させている。そして、気泡を含む湯１
９をエルボ１５の屈曲部４５の内壁面に衝突させること
で、衝突の衝撃により湯１９中の気泡を、例えば数μｍ
から数十μｍといった程度の大きさに微細化させること
ができ、浴槽１７内に収容された湯１９内に放出された
気泡の浮上速度を遅くし、湯１９内での気泡の滞留時間
を長くできる。さらに、スタティックミキサー１３から
の湯１９に十分な空気が溶存している場合には、エルボ
１５の屈曲部４５の内壁面への衝突時の圧力損失による
減圧作用により、湯１９の溶存空気を気泡化することが
できるので、湯１９に含まれる気泡の量を多くでき、浴
槽１７内に収容された湯１９内での気泡の崩壊の影響を
抑えることができ、湯１９内に多量の気泡が滞留するよ
うにできる。したがって、気泡を浴槽１９内に収容され
た湯１９中に十分に行き渡らせることができる。

【００１９】また、本実施形態では、エルボ１５の吐出
口４３を浴槽１７の底面２１に向けて設置しているの
で、エルボ１５の吐出口４３から吐出する気泡を含む湯
１９がエルボ１５の内壁面に加えて、浴槽１７の底面２
１にも衝突することになるため、より気泡を微細化し、
また、より大量の気泡を発生させることができる。これ
に加えて、浴槽１７の底面２１に衝突した気泡を含む湯
１９は、底面２１沿って拡がる流れを形成し、この流れ
に乗って気泡が浴槽１７内に拡がるため、気泡を浴槽１
７内に収容された湯１９中に十分に行き渡らせることが
できる。ただし、エルボ１５の吐出口４３から吐出する
気泡を含む湯１９が浴槽１７の底面２１に衝突すること
により起こる気泡の微細化作用や、溶存空気の気泡化作
用などは、エルボ１５の吐出口４３から吐出する気泡を
含む湯１９の流速などによっては得られない場合もあ
る。

【００２０】さらに、スタティックミキサー１３を浴槽
１７の側壁２３の近傍に設け、スタティックミキサー１
３から浴槽１７までの循環流路３の距離、すなわち単管
３４の長さをできるだけ短くしているため、スタティッ
クミキサー１３で生成した気泡が、スタティックミキサ
ー１３から浴槽１７へ移動する間に、結合してより大き
な気泡となって浮力が大きくなってしまうことや、崩壊
してしまうことを抑制している。

【００２１】ここで、本実施形態でのスタティックミキ
サー１３とエルボ１５の設置位置において、図３に示す
ように、スタティックミキサー１３の吐出口からエルボ
１５の流入口までの距離Ｌを０ｍｍ以上２００ｍｍ以下
にすること、すなわちスタティックミキサー１３とエル
ボ１５とを結ぶ単管３４を設けず、スタティックミキサ
ー１３の吐出口とエルボ１５の流入口とを直接接続する
か、長さ２００ｍｍ以下の単管３４を接続することによ
り、十分な気泡の微細化作用や溶存気体の気泡化作用を
得ることができる。さらに、距離Ｌをほぼ１００ｍｍに
すれば、気泡の微細化作用や溶存気体の気泡化作用をよ
り十分なものにできるで好ましい。なお、単管３４を用
いず、所定の長さの直線部とエルボ状に屈曲した屈曲部
を有する管を用いることもできる。

【００２２】エルボ１５の浴槽１７への設置位置におい
て、浴槽１７内の湯１９の水深がほぼ６００ｍｍである
場合、浴槽１７の底面２１からエルボ１５の吐出口４３
までの高さＨ１を３０ｍｍ以上２５０ｍｍ以下、エルボ
１５の吐出口４３から浴槽１７内の湯１９の水面までの
高さＨ２を３５０ｍｍ以上５７０ｍｍ以下にすることに
より、十分な気泡の微細化作用や溶存気体の気泡化作用
に加え、湯１９の浴槽１７の底面２１に沿う流れが形成
され、浴槽１７内に収容された湯１９内に気泡を十分に
行き渡らせることができる。さらに、高さＨ１をほぼ５
０ｍｍ、すなわち高さＨ２をほぼ５５０ｍｍにすること
により、浴槽１７内に収容された湯１９内に気泡を一層
十分に行き渡らせることができるので好ましい。

【００２３】なお、スタティックミキサー１３の吐出口
からエルボ１５の流入口までの距離Ｌや浴槽１７の底面
２１からエルボ１５の吐出口４３までの高さ高さＨ１の
値は、スタティックミキサー１３やエルボ１５から吐出
する湯１９の流速などに応じて決定される値である。す
なわち、液体が衝突する面までの距離と液体のその面へ
の衝突時の圧力との関係をみると、液体の流速などに応
じた所定の距離において衝突時の圧力のピークが得られ
るようになっている。したがって、距離Ｌや高さＨ１の
値は、湯１９の流速に応じて、スタティックミキサー１
３からの湯１９がエルボ１５の屈曲部４５の内壁面へ衝
突するときの圧力や、エルボ１５の吐出口４３からの湯
１９が浴槽１７の底面２１へ衝突するときの圧力がほぼ
ピークになるような距離付近に設定している。

【００２４】本実施形態のように、浴槽１７に気泡発生
装置１を設置した場合には、湯１９のほぼ全体を乳化し
たかのように白濁させる微細で多量の気泡の作用によ
り、肌の洗浄効果、深部体温の上昇といった温熱効果、
皮膚代謝の活性化効果、毛細血管の拡張作用による血行
促進効果などの様々な効果を得ることができる。

【００２５】また、本実施形態では、衝突手段としてエ
ルボ１５を設けたが、単管３４の下流側端部に、湯１９
が衝突するように、所定の距離をおいて邪魔板などを設
置することもできる。このとき、邪魔板は、例えば吐出
口４３の周縁部に取り付けた数本の棒状の支持部材によ
り支持させることにより設置したり、浴槽１９内に設置
したブラケットなどの支持部材で支持することにより設
置することができる。ただし、本実施形態のように、エ
ルボ１５を衝突手段とすれば、邪魔板などを設けるより
も簡素な構成で衝突手段を形成できる。加えて、エルボ
１５のみで十分に微細で、十分な量の気泡が生成される
場合には、エルボ１５の吐出口４３から吐出した湯１９
を底面２１や邪魔板などに衝突させなくてもよい。ただ
し、エルボ１５の吐出口４３からの湯１９が浴槽１７の
底面２１や邪魔板などに衝突させる方が、気泡を浴槽１
７に収容された湯１９内により十分に行き渡らせること
ができる。

【００２６】さらに、本実施形態では、エルボ１５の吐
出口４３が浴槽１７の底面２１に向くように設置した
が、エルボ１５の吐出口４３を他の側壁などに向けて設
置することもできる。ただし、エルボ１５の吐出口４３
が浴槽１７の底面２１に向くように設置した方が、気泡
を含む湯１９が底面２１に沿って拡がるため、気泡を浴
槽１７に収容された湯１９内に一層十分に行き渡らせる
ことができる。また、浴槽１７の底面２１からのエルボ
１５の吐出口４３までの高さＨ１を適切な距離にできな
い場合などは、エルボ１５の吐出口４３の下方に、吐出
口４３から吐出する湯１９が衝突するように所定の距離
をおいて邪魔板などを設置することもできる。

【００２７】さらに、本実施形態で示したようなスタテ
ィックミキサー１３などに限らず、気体を供給された液
体中に気泡を生成できれば駆動部を有する様々な構造の
ラインミキサーなどを用いることができる。ただし、本
実施形態のようなスタティックミキサー１３を用いれ
ば、駆動部を有するラインミキサーなどのように駆動手
段などが不要であり装置を簡素化できる。

【００２８】また、本実施形態では、浴槽１７内に収容
された湯１９を循環させる循環流路３にスタティックミ
キサー１３などを設け気泡を生成したが、循環流路３を
設けず、他所から湯１９を浴槽１７内に向けて通流させ
る流路を設け、この流路にスタティックミキサー１３な
どを設けて気泡を発生させるような構成にすることもで
きる。さらに、本発明は、本実施形態において示した浴
槽１７などに限らず、浴槽、曝気槽、水処理装置など気
泡の作用を利用した様々な構成の装置類に用いることが
できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、気泡を槽内に収容され
た液体中に十分に行き渡らせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる気泡発生装置とこの気泡
発生装置を備えた浴槽の一実施形態の概略構成を示す図
である。

【図２】気泡発生装置に用いたスタティックミキサーの
一例の内部構造を示す模式図である。

【図３】スタティックミキサーとエルボの設置位置及び
浴槽へのエルボの設置位置の一例を示す図である。

【符号の説明】

１気泡発生装置３循環流路５流入部９空気供給流路１１ポンプ１３スタティックミキサー１５エルボ１７浴槽１９湯

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4C074 LL07 MM04 QQ21 QQ23 QQ24 4F033 BA04 DA01 EA01 KA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体を収容する槽と、該槽内に前記液体
を吐出する流路と、該流路に設けられた前記液体の送液
手段と、前記流路に設けられて前記液体中に気体を供給
する気体供給手段と、前記流路の出口側端部に設けられ
て前記液体中に気泡を発生させるラインミキサーと、該
ラインミキサーから前記槽内に吐出する前記液体を衝突
させる衝突手段とを備えてなる気泡発生装置。
【請求項２】前記衝突手段が屈曲した管からなること
を特徴とする請求項１に記載の気泡発生装置。
【請求項３】前記衝突手段が屈曲した管からなり、前
記槽を画成する面に前記屈曲した管の出口側開口を向け
たことを特徴とする請求項１に記載の気泡発生装置。
【請求項４】前記ラインミキサーが前記槽外の前記槽
の側壁近傍に配設され、前記衝突手段が前記槽内に前記
槽の側壁から突出して設けられた屈曲した管からなり、
前記屈曲した管の出口側開口を前記槽の底面に向けたこ
とを特徴とする請求項１に記載の気泡発生装置。
【請求項５】前記ラインミキサーが、前記液体の螺旋
状の流れを形成する羽根と前記液体の螺旋状の流れが衝
突する複数の突起とを有するスタティックミキサーであ
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
気泡発生装置。