JP2002159555A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、微細気泡を効率良く発生させるこ
とができ、小型のポンプの使用が可能であり、簡単な構
成で、性能が安定し信頼性の高い微細気泡発生装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の微細気泡発生装置は、ノズルケ
ーシングの円筒室内に配設された衝突用板状体３３と、
該衝突用板状体と円筒室の軸方向側壁３５６及び円筒内
壁面との間に形成された間隙通路３７と、衝突用板状体
３３と対向して軸方向側壁３５６に設けられた導入通路
３１とから構成される衝突流路部と、円筒室３５に隣接
するとともに間隙通路３７に連通され、内周壁面が円筒
内壁面からすり鉢状に拡大される拡大拡散室３８が設け
られた拡大拡散ノズル部と、を備えた微細気泡発生装置
であって、拡大拡散室３８には多数の針状体３６が密集
して配設されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液中に気泡を発生
させる微細気泡発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、浴槽内に空気や各種ガスを含んだ
浴水を噴出させ、温熱効果やマッサージ効果や洗浄効果
が得られることにより、快適な入浴を行うというニーズ
が高まりつつある。従来、この種の微細気泡を発生させ
る噴流浴装置として特公平３−１４４６４号公報等が提
案されている。

【０００３】以下、従来の技術として特公平３−１４４
６４号公報について図６〜図９に基づいて説明する。図
６は従来の噴流浴装置のシステム図、図７は従来の噴流
浴装置のシャトルバルブの断面図、図８は従来の噴流浴
装置のレリーフバルブの断面図、図９は従来の噴流浴装
置の低圧噴流ノズルの断面図である。

【０００４】まず、この従来の浴槽内に微細気泡を発生
させる噴流浴装置の構成について説明する。１０１は浴
槽、１０２温水、１０３は温水１０２を循環させるポン
プ、１０４はポンプ１０３を備えたポンプユニット、１
０５はポンプ１０３の吸込み側に設けられた吸込側管
路、１０６は吸入器、１０７はポンプ１０３の吐出側に
設けられた吐出側管路、１０８は吐出側管路１０７に設
けられた２方弁、１０９は２方弁１０８で分岐された低
圧噴流ノズル、１１０は２方弁１０８でもう一方に分岐
された高圧噴流ノズル、１１１は吸入器１０６と２方弁
１０８と低圧噴流ノズル１０９と高圧噴流ノズル１１０
を備えたノズルユニット、１１２はポンプ１０３の吸込
側管路１０５に設けられたジェット流路、１１３は吐出
側管路１０７からジェット流路１１２の間に分岐して設
けられたシャトルバルブ、１１４はシャトルバルブ１１
３の分岐流路、１１５はシャトルバルブ１１３に設けら
れたスプリング、１１６はスプリング１１５により付勢
された円錐弁、１１７は円錐弁１１６に連結された弁
棒、１１８は空気取り入れ流路、１１９は空気流路、１
２０は高圧噴流ノズル１１０に設けられた螺旋流路Ａ、
１２１は高圧噴流ノズル１１０に設けられた螺旋流路
Ｂ、１２２は螺旋流路Ａ１２０と螺旋流路Ｂ１２１を交
互に備えた気液混合器、１２３はスプリング、１２４は
スプリング１２３により付勢された弁体、１２５は噴流
吐出口、１２６はスプリング１２３と弁体１２４と噴流
吐出口１２５を備えたレリーフバルブ、１２７は低圧噴
流ノズルに設けられた流動流路、１２８は流動流路１２
７の外周に形成された空気流入流路、１２９は流動流路
１２７の下流に設けられた細い流路、１３０は流動流路
１２７の下流に設けられた広い流路、１３１はノズル、
１３２は空気流入流路１２８と広い流路１３０を連通す
る細い流路で構成されている。

【０００５】次に従来の微細気泡を発生させる噴流浴装
置の動作について説明する。微細気泡の発生時にはポン
プ１０３を運転すると温水１０２は吸入器１０６から吸
入側管路１０５を介してポンプ１０３に吸引される。そ
の後ポンプ１０３から吐出側管路１０７を介して高圧噴
流ノズル１１０から微細気泡が噴出される。この時には
ポンプ１０３の吐出圧は分岐流路１１４に作用し、吐出
圧が大きくなり、弁棒１１７に連結した円錐弁１１６が
スプリング１１５の付勢に打ち勝って円錐弁１１６を開
くことで、空気取り入れ流路１１８と円錐弁１１６と空
気流路１１９を介してジェット流路１１２に空気が吸引
されてポンプ１０３に吸引される。吸引された空気はポ
ンプ１０３により吐出側管路１０７及び２方弁１０８を
介して高圧噴流ノズル１１０に圧送され、高圧噴流ノズ
ル１１０の気液混合器１２２で温水と空気が微細に混合
され、レリーフバルブ１２６を経て浴槽１０１に吐出さ
れる。一方大気泡発生動作時には２方弁１０８が切り替
わり、ポンプ１０３からの温水は低圧噴流ノズル１０９
から大気泡が浴槽１０１内に吐出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
微細気泡を発生させる噴流浴装置の気泡発生装置の構成
では、微細気泡発生の運転時において、ポンプに吸込ま
れた空気と温水を高圧噴流ノズルの螺旋流路により微細
化し混合するため、高圧で大型のポンプが必要であっ
た。また空気吸入部にシャトルバルブを用いていること
により、ポンプの吐出圧変化によりシャトルバルブに設
けられたスプリングの弁体への付勢が変化し、これによ
りジェット流路を通じてのポンプへの空気供給量が変化
し、ポンプの吐出圧も変化し、これらが繰り返されるこ
とで安定した微細気泡の発生ができなくなるという課題
があった。

【０００７】そこで、本発明は、微細気泡を効率良く発
生させることができ、小型のポンプの使用が可能であ
り、簡単な構成で、性能が安定し信頼性の高い微細気泡
発生装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
るために本発明の微細気泡発生装置は、ノズルケーシン
グの円筒室内に配設された衝突用板状体と、該衝突用板
状体と円筒室の軸方向側壁及び円筒内壁面との間に形成
された間隙通路と、衝突用板状体と対向して軸方向側壁
に設けられた導入通路とから構成される衝突流路部と、
円筒室に隣接するとともに間隙通路に連通され、内周壁
面が円筒内壁面からすり鉢状に拡大される拡大拡散室が
設けられた拡大拡散ノズル部と、を備えた微細気泡発生
装置であって、拡大拡散室には多数の針状体が密集して
配設されたことを特徴とする。

【０００９】これにより、微細気泡を効率良く発生させ
ることができ、小型のポンプの使用が可能であり、簡単
な構成で、性能が安定し信頼性を高くすることができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載された発
明は、ノズルケーシングの円筒室内に配設された衝突用
板状体と、該衝突用板状体と円筒室の軸方向側壁及び円
筒内壁面との間に形成された間隙通路と、衝突用板状体
と対向して軸方向側壁に設けられた導入通路とから構成
される衝突流路部と、円筒室に隣接するとともに間隙通
路に連通され、内周壁面が円筒内壁面からすり鉢状に拡
大される拡大拡散室が設けられた拡大拡散ノズル部と、
を備えた微細気泡発生装置であって、拡大拡散室には多
数の針状体が密集して配設されたことを特徴とする微細
気泡発生装置であるから、衝突流路部において流体内に
溶解していた気体分子が気化するとき、導入通路から流
入した流体が衝突用板状体に衝突し、溶解気体の１部が
気化し、その後、衝突用板状体と円筒室の軸方向側壁と
の間に形成される間隙通路から出た流体が、円筒内壁面
に衝突し、流れの方向を変え、更に複数の密集した針状
体に衝突し、同時に拡大拡散ノズル部を拡散しながら、
流路面積の徐々に広がる拡大拡散室内を流れることによ
って近接する気泡との距離が拡大していくため、気体化
した気泡が成長し難く、微細気泡を段階的に効率良く発
生させることができ、小型のポンプを用い簡単な構成で
性能が安定し信頼性の高い微細気泡発生装置にすること
ができる。

【００１１】請求項２に記載された発明は、間隙通路を
構成する衝突用板状体と軸方向側壁及び円筒内壁面のそ
れぞれの表面に凹凸が形成されたことを特徴とする請求
項１記載の微細気泡発生装置であるから、衝突流路部に
おいて流体内に溶解していた気体分子が気化するとき、
導入通路に供給された気体の溶解した流体は、衝突用板
状体の凹凸に衝突し、溶解気体の１部が気化し、その
後、軸方向側壁及び円筒から構成される間隙通路上の凹
凸で気化しながら、円筒内壁面に衝突し、流れの方向を
変え、流体中に溶解した気体の一部が再気体化する。

【００１２】請求項３に記載された発明は、導入通路と
連通する開口が形成され、円筒室の側面に配設される流
路形成用板状体と、該流路形成用板状体と衝突用板状体
との間に所定幅の間隙流路を形成するための隙間形成部
材を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の
微細気泡発生装置であるから、流路形成用板状体と衝突
用板状体と隙間形成部材を用いて間隙流路を正確に、且
つ簡単に構成することができる。流路形成用板状体と衝
突用板状体と隙間形成部材で流路を構成するから、表面
に凹凸を形成するとき、円筒室に凹凸を形成するより容
易に製造することができる。

【００１３】請求項４に記載された発明は、請求項１〜
３のいずれかに記載の微細気泡発生装置であって、拡大
拡散室に多数の針状体を密集して配設する代わりに、拡
大拡散ノズル部には多数の粒状体が密集して配設された
ことを特徴とする微細気泡発生装置であるから、衝突流
路部において流体内に溶解していた気体分子が気化する
場合、導入通路から流入した流体が衝突用板状体に衝突
し、溶解気体の１部が気化し、その後、衝突流路部から
吐出した流体が円筒内壁面に衝突し、流れの方向を変
え、更に複数の密集した粒状体に衝突し、同時に拡大拡
散ノズル部を拡散しながら、流路面積の徐々に広がるす
り鉢状内周壁面内を流れることによって近接する気泡と
の距離が拡大していくため、気体化した気泡が成長し難
く、微細気泡を段階的に効率良く発生させることがで
き、小型のポンプを用い簡単な構成で性能が安定し信頼
性の高い微細気泡発生装置にすることができる。

【００１４】以下、本発明の実施の形態について図面に
基づいて説明する。

【００１５】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形
態１について図１〜３を用いて説明する。図１は本発明
の実施の形態１における気泡発生装置のシステム構成
図、図２は本発明の実施の形態１における気泡発生装置
のノズルの詳細図、図３は本発明の実施の形態１におけ
る気泡発生装置の微細気泡の気泡径の分布図である。図
１において、１は水槽、２は循環ポンプ、３は水槽１と
循環ポンプ２の吸込み側を連通する供給管、４は水槽１
と循環ポンプ２を連通する吐出管、５は吐出管４に設け
られた気体供給部、６は気体供給部５に設けられたエジ
ェクタ、７は気体供給部５に設けられた気体供給管、８
は気体供給管７に設けられた弁、９は気体供給管７に設
けられた逆止弁、１０は水槽１に設けられ吐出管４の端
部に設けられたノズル本体、１１は吐出管４に設けられ
た気液溶解タンク、１１ａは気液溶解タンク１１に設け
られ粒状体の集合体で複数の細孔を有する未溶解気泡流
出防止手段、１２は気液溶解タンク１１に設けられた水
位センサ、１２ａは上限水位検知用の水位センサ、１２
ｂは下限水位検知用の水位センサ、１３は気液溶解タン
ク１１内の気体、１４は気液溶解タンク１１内の流体、
１５は気泡発生装置、１６は気泡発生装置１５を制御す
る制御部、１７は制御部１６と循環ポンプ２をつなぐケ
ーブル、１８は制御部１６と弁８をつなぐケーブル、１
９は制御部１６と水位センサ１２をつなぐケーブル、２
０は流体の流れ、２１は水槽１内の液体、２２は水槽１
に吐出された微細気泡である。図２において、３０はノ
ズルケーシング、３１は吐出管４と連通された導入通
路、３２は流路形成用板状体、３２ａは流路形成用板状
体３２に設けられた開口、３３は衝突用板状体、３４は
スペーサとなる間隙形成部材、３５は円筒室、３５ａは
円筒室３５の円筒内壁面、３５ｂは円筒室３５の軸方向
側壁、３６は直径がφ２〜４程度の針状体、３７は間隙
通路、３８は拡大拡散室、３８ａは拡大拡散室３８のす
り鉢状内周壁面、３９は凹凸である。

【００１６】ノズルケーシング３０の円筒室３５内には
衝突用板状体３３が配設され、この衝突用板状体３３と
軸方向側壁３ｂ及び円筒内壁面３５ａとの間には間隙形
成部材３４と流路形成用板状体３２によって所定幅の間
隙通路３７が形成される。衝突用板状体３３と対向して
軸方向側壁３５ｂには開口３２ａが設けられ、導入通路
３１に連通される。円筒室３５と、衝突用板状体３３、
間隙形成部材３４、流路形成用板状体３２、軸方向側壁
３ｂ、円筒内壁面３５ａ、間隙通路３７、開口３２ａ等
がノズル本体１０の衝突流路部を構成する。衝突用板状
体３３と軸方向側壁と円筒内壁面の間隙通路３７を構成
するそれぞれの表面には凹凸３９が形成されている。

【００１７】また、ノズルケーシング３０には、円筒室
３５と隣接して拡大拡散室３８が形成され、すり鉢状内
周壁面３８ａが円筒内壁面３５ａから半径方向に拡大さ
れる。拡大拡散室３８内は間隙通路３７と連通される。
この拡大拡散室３８、すり鉢状内周壁面３８ａ等がノズ
ル本体１０の拡大拡散ノズル部を構成し、衝突を送り返
し凹凸３９で発生した微細気泡をさらに細かい気泡にし
て拡散させる。このため、拡大拡散室３８には多数の針
状体３６が密集して配設されている。

【００１８】次に、本発明の実施の形態１である微細気
泡発生装置の動作について説明を行う。循環ポンプ２が
運転をスタートすると供給管３を通じて水槽１の液体２
１が吸引され、循環ポンプ２から吐出管４へ液体２１が
吐出され、気体供給部５に液体２１が供給されると、気
体供給部５ではエジェクタ効果により気体供給管７と弁
８と逆止弁９とを通じて気体がエジェクタ６へ吸引さ
れ、エジェクタ６で液体２１と気体が混合溶解されなが
ら気液溶解タンク１１内に噴出される。

【００１９】エジェクタ６の吐出側から気液溶解タンク
１１へ供給された流体は気液溶解タンク１１の上部から
気液溶解タンク１１の流体１４の水面に衝突し、気液溶
解タンク１１内の気体１３を巻き込みながら流体１４の
中に吐出されて混合溶解され、気体の溶解した流体１４
は気液溶解タンク１１の吐出側の吐出管４を通じてノズ
ル本体１０に供給され水槽１内の液体２１の中に吐出さ
れ、微細気泡２２を発生させる。

【００２０】気液溶解タンク１１に気体が供給され、水
位センサ１２ｂ（例えば、電極間抵抗測定タイプ、マイ
クロ波タイプ、光電スイッチタイプ、静電容量タイプの
ものがある。）が水位の低下を検知すると、制御部１６
へ検知信号が送られ、制御部１６は気体供給管７に設け
られた弁８を閉じることにより、エジェクタ６からの気
体の吸引が停止し、気液溶解タンク１１からの未溶解気
泡の流出を防止することができる。また、弁８が閉じら
れていることにより気液溶解タンク１１内の気体１３が
流体１４に混合溶解されて徐々に減少し、水位センサ１
２ａが水位の上昇を検知すると制御部１６は弁８を開放
し、エジェクタ６からの気体の吸引が開始されるため、
気液溶解タンク１１からの未溶解気泡の流出の防止効果
があり、気液溶解タンク１１内の気体１３の量も確保さ
れるため安定して混合溶解を行うことができる。また、
気液溶解タンク１１には未溶解気泡流出防止手段１１ａ
が設けられているため、気液溶解タンク１１内の大部分
の気泡は未溶解気泡流出防止手段１１ａの表面で捕集後
気泡が成長浮上し、未溶解気泡流出防止手段の粒状態の
隙間を通過した気泡も流体の流速が減速されるため、未
溶解気泡流出防止手段１１ａの下部で気泡が成長し浮上
するため、未溶解気泡が気液溶解タンク１１から気泡が
流出することが殆どなくなる。このため、ノズル本体１
０での微細気泡の発生が安定して行うことができる。

【００２１】次に、本発明の実施の形態１である微細気
泡発生装置の特徴部分であるノズル本体１０について説
明を行う。気泡発生装置１５の運転がスタートし、気液
溶解タンク１１から気体の溶解した流体が吐出管４を通
じて導入通路３１に供給され、導入通路３１に供給され
た気体の溶解した流体は流路形成用板状体３２の開口３
２ａを通過し、衝突用板状体３３の凹凸３９に衝突し、
溶解気体の１部が気化し、その後、流路形成用板状体３
２と衝突用板状体３３から構成される間隙通路３７から
出た流体が、円筒内壁面３５に衝突し、流れの方向を変
え、流体中に溶解した気体の一部が再気体化する。さら
にこの状態で密集して配設された針状体３６間の隙間部
分に導入されるから、一部が気体化した気泡を含む流体
が針状体３６に衝突し、さらに拡散し、また次の針状体
３６に衝突するという過程が繰り返されることになる。
これにより、流体中に溶解した気体の気体化が飛躍的に
促進される。この間、気泡は他の気泡と衝突し、一瞬生
長するが、再び針状体に衝突することによって破壊さ
れ、微細化されるという現象も起こる。そして、拡大拡
散室３８内で流路面積を徐々に拡大させているため、近
接する気泡との距離が拡大し、再気体化した気泡が成長
し難く、微細気泡を効率的に発生させることができる。

【００２２】ここで、図３に導入通路３１の圧力が約
０．２ＭＰａで間隙通路３７の流体初速が約１０ｍ／ｓ
ｅｃにおいて、直径がφ４の針状体３６の間隙を変化さ
せた場合の気泡径の分布図を示しているが、針状体３６
の間隔０．５ｍｍ〜１ｍｍの構成では平均気泡径が約３
０μｍで良好な気泡の分布を示している。しかし、針状
体３６の間隔が０．５ｍｍより小さい場合、分布が良好
とはいえない。これは、針状体３６の間隔０．５ｍｍと
小さい場合、針状体３６の本数が多くなり、隣接する多
数の針状体３６によって形成される隙間面積が細かくな
り、間隙通路３７から吐出された流体は、針状体３６と
拡散衝突を繰り返すが、針状体３６間で掲載される隙間
が狭いため再度気体化した気泡間の距離が短くなり、気
泡同士の衝突回数が増加して、近接する気泡が成長し易
くなり、その結果、気泡径が大きくなってしまうと考え
られる。また針状体３６の間隔が１．５ｍｍより大きい
場合、針状体３６の本数が少なくなり、それにより針状
体３６が隣接することによってに形成される隙間面積が
大きくなり、間隙通路３７から吐出された流体は、針状
体３６と拡散衝突を繰り返すが、針状体３６の本数が少
ないため、衝突回数が少なく、しかも流速が遅くなるた
め周囲の溶解していた気体が集まり生長して、気泡径が
大きくなっているのである。なお、こうした理由から針
状体３６の直径はφ２〜φ４程度であれば、上述したφ
とほとんど変わらない。

【００２３】さらに、衝突用板状体３３と軸方向側壁と
円筒内壁面の間隙通路３７を構成するそれぞれの表面に
は凹凸３９が形成されているから、間隙通路３７内にお
いても流体の衝突、そして気泡の核の形成という過程が
凹凸３９によって促進されるため、微細気泡を効率的に
発生させることができる。

【００２４】本実施の形態１の微細気泡発生装置は、以
上のような構造とすることで、ノズル本体において流体
内に溶解していた気体が再気体化するに場合、拡大拡散
室内に直径がφ２〜φ４の針状体を間隔０．５ｍｍ〜１
ｍｍで密集させているから、気体が再気体化する過程に
おいて、ノズル本体の流体の拡大拡散ノズル部内で短時
間に拡散と衝突が行われ、近接する気泡との距離が拡大
していくため、再気体化した気泡が成長し難く、微細気
泡を効率的に発生させることができ、小型のポンプを用
い簡単な構成で性能が安定し信頼性の高い気泡発生装置
を提供することができる。

【００２５】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２の微細気泡発生装置について、図１，４，５を用い
て説明する。図４は本発明の実施の形態２における気泡
発生装置のノズルの詳細図、図５は本発明の実施の形態
２における気泡発生装置の微細気泡の気泡径の分布図で
ある。実施の形態２の微細気泡発生装置において、実施
の形態１の微細気泡発生装置と同一符号の部材は同様の
部材を示しているから、詳細な説明は実施の形態１に譲
って、ここでは特徴部分についてだけ説明する。

【００２６】実施の形態２の微細気泡発生装置は、ノズ
ル本体、とくに拡大拡散ノズル部に特徴を有するもので
ある。図４において、４０はノズルケーシング、４１は
吐出管４と連通された導入通路、４２は流路形成用板状
体、４２ａは流路形成用板状体４２に設けられた開口、
４３は衝突用板状体、４４は間隙形成部材、４５は円筒
室、４５ａは円筒室４５の円筒内壁面、４５ｂは円筒室
４５の軸方向側壁、４６は粒状体、４７は間隙通路、４
８は拡大拡散室、４８ａはすり鉢状内周壁面、４９は凹
凸である。

【００２７】ノズルケーシング４０の円筒室４５内には
衝突用板状体４３が配設され、この衝突用板状体４３と
軸方向側壁４５ｂ及び円筒内壁面４５ａとの間には所定
幅の間隙通路４７が形成される。衝突用板状体４３と対
向して軸方向側壁４５ｂには開口４２ａが設けられ、導
入通路４１に連通される。円筒室４５と、衝突用板状体
４３、軸方向側壁４５ｂ、円筒内壁面４５ａ、間隙通路
４７、開口４２ａ等がノズル本体１０の衝突流路部を構
成する。衝突用板状体４３と軸方向側壁４５ｂと円筒内
壁面４５ａの間隙通路４７を構成するそれぞれの表面に
は凹凸４９が形成されている。

【００２８】また、ノズルケーシング４０には、円筒室
４５と隣接して拡大拡散室４８が形成され、すり鉢状内
周壁面４８ａが円筒内壁面４５ａから拡大される。拡大
拡散室４８内は間隙通路４７と連通され、拡大拡散室４
８、すり鉢状内周壁面４８ａ等がノズル本体１０の拡大
拡散ノズル部を構成して、衝突や凹凸４９で発生した微
細気泡をさらに細かい気泡にして拡散させる。このた
め、拡大拡散室４８には多数の粒状体４６が密集して配
設されている。粒状体４６は板状に構成してもよいし、
枠体の中に充填するのでもよい。

【００２９】以下、本発明の実施の形態２の気泡発生装
置のノズル本体について説明する。気泡発生装置１５の
運転がスタートし、気液溶解タンク１１から気体の溶解
した流体が吐出管４を通じて導入通路４１に供給され、
導入通路４１に供給された気体の溶解した流体は流路形
成用板状体４２の開口４２ａを通過し、衝突用板状体４
３の凹凸４９に衝突し、溶解気体の１部が気化し、その
後、流路形成用板状体４２と衝突用板状体４３から構成
される間隙通路４７から出た流体が、円筒内壁面４５に
衝突し、流れの方向を変え、流体中に溶解した気体の一
部が再気体化する。さらにこの状態で密集して配設され
た粒状体４６間の隙間部分に導入されるから、一部が気
体化した気泡を含む流体が粒状体４６に衝突し、さらに
拡散し、また次の粒状体４６に衝突するという過程が繰
り返されることになる。これにより、流体中に溶解した
気体の気体化が飛躍的に促進される。この間、気泡は他
の気泡と衝突し、一瞬生長するが、再び粒状体４６に衝
突することによって破壊され、微細化される。このよう
に粒状体４６を多数接触させた状態で隙間部分を構成す
るから、隙間の分布が一様に分散され、極めて微細な気
泡を発生することができる。そして、拡大拡散室４８内
で流路面積を徐々に拡大させているため、近接する気泡
との距離が拡大し、再気体化した気泡が成長し難く、微
細気泡を効率的に発生させることができる。

【００３０】ここで、図５に導入通路４１の圧力が約
０．２ＭＰａで流路形成用板状体４２と開口４２ａと衝
突用板状体４３と間隙形成部材４４と円筒内壁面４５で
形成される間隙通路４７の流体初速が約１０ｍ／ｓｅｃ
において、粒状体４６の直径を変化させた場合の気泡径
の分布図を示しているが、実施の形態１の針状体３６の
場合と同様、粒状体４６の直径がφ２とφ４では平均気
泡径が約３０μｍで良好な気泡の分布を示しているが、
粒状体４６の直径がφ０．５とφ８の場合分布が良好で
はない。これは、粒状体４６の直径がφ０．５と小さい
場合、粒状体４６の個数が多くなり、これによって粒状
体４６の個々の隣接によって形成される隙間面積が小さ
くなり、間隙通路４７から吐出された流体はそこで拡散
衝突を繰り返すことになる。しかし、隣接する粒状体４
６の隙間が狭いため、再度気体化した気泡間の距離が短
くなり気泡同士の衝突回数が増し、近接する再気体化し
た気泡が成長し易くなるから、その結果、気泡径が大き
くなってしまうと考えられる。粒状体４６の直径がφ５
と大きい場合、粒状体４６の個数が少なくなり、それに
より粒状体４６の隣接によって形成される隙間面積が大
きくなり、間隙通路４７から吐出された流体は拡散衝突
を繰り返すが、粒状体４６の個数が少ないため、衝突回
数が少なく、しかも拡大拡散室４８で流速が遅くなるた
め周囲の溶解していた気体が集まり生長して、その結
果、気泡径が大きくなっているのである。

【００３１】さらに、流路形成用板状体４２と衝突用板
状体４３と間隙形成部材４４と円筒内壁面４５で形成さ
れる表面に複数の凹凸４９を設けることにより、間隙通
路４７においても流体の衝突そして気泡の核の形成とい
う過程が促進されるため、微細気泡を効率的に発生させ
ることができる。

【００３２】なお、粒状体４６の代りにメッシュを用い
た場合、メッシュを内包した拡大拡散室４８の中を一部
気体化した気泡を含む流体が流入し、さらに拡散と衝突
が繰り返され、流体中に溶解した気体の再気体化が促進
される。この気体が再気体化する拡散と衝突の過程にお
いて、再気体化した気泡は短時間に拡散衝突し、近接す
る気泡との間の距離が拡大していくため、再気体化した
気泡が成長し難く、微細気泡を効率的に発生させること
ができる。従って、粒状体４６に代えてメッシュを利用
することもできるし、粒状体４６はメッシュを一緒に使
うことも有効である。

【００３３】以上のような構造とすることで、ノズル本
体において流体内に溶解していた気体が再気体化するに
場合、拡大拡散室内に粒状体が多数収容されていること
により、ノズル本体の流体の流路内で短時間に拡散と衝
突が行われ、気体が気体化する過程において、拡大拡散
室内で近接する気泡との距離が拡大していくため、再気
体化した気泡が成長し難く、微細気泡を効率的に発生さ
せることができ、小型のポンプを用い簡単な構成で性能
が安定し信頼性の高い気泡発生装置を提供することがで
きる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載された微細気泡
発生装置は、衝突流路部と拡大拡散ノズル部を備え、拡
大拡散室には多数の針状体が密集して配設されたから、
気体化した気泡が成長し難く、微細気泡を飛躍的に効率
良く発生させることができ、小型のポンプを用い簡単な
構成で性能が安定し信頼性の高い微細気泡発生装置にす
ることができる。

【００３５】請求項２に記載された微細気泡発生装置
は、間隙通路の表面に凹凸が形成されたから、衝突流路
部において流体内に溶解していた気体分子が気化すると
き、導入通路に供給された気体の溶解した流体は、衝突
用板状体の凹凸に衝突し、溶解気体の１部が気化し、そ
の後、軸方向側壁及び円筒から構成される間隙通路上の
凹凸で気化しながら、円筒内壁面に衝突し、流れの方向
を変え、流体中に溶解した気体の一部が再気体化し、微
細気泡を飛躍的に効率良く発生させることができる。

【００３６】請求項３に記載された微細気泡発生装置
は、流路形成用板状体と、該流路形成用板状体と衝突用
板状体との間に間隙流路を形成するための隙間形成部材
を備えたから、間隙流路を正確に、且つ簡単に構成する
ことができる。表面に凹凸を形成するとき、円筒室に凹
凸を形成するより容易に製造することができる。

【００３７】請求項４に記載された微細気泡発生装置
は、拡大拡散ノズル部に多数の粒状体が密集して配設さ
れたことを特徴とする微細気泡発生装置であるから、衝
突流路部から吐出した流体が円筒内壁面に衝突し、流れ
の方向を変え、更に複数の密集した粒状体に衝突し、同
時に拡大拡散ノズル部を拡散しながら、流路面積の徐々
に広がるすり鉢状内周壁面内を流れることによって近接
する気泡との距離が拡大していくため、気体化した気泡
が成長し難く、微細気泡を段階的に効率良く発生させる
ことができ、小型のポンプを用い簡単な構成で性能が安
定し信頼性の高い微細気泡発生装置にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における気泡発生装置の
システム構成図

【図２】本発明の実施の形態１における気泡発生装置の
ノズルの詳細図

【図３】本発明の実施の形態１における気泡発生装置の
微細気泡の気泡径の分布図

【図４】本発明の実施の形態２における気泡発生装置の
ノズルの詳細図

【図５】本発明の実施の形態２における気泡発生装置の
微細気泡の気泡径の分布図

【図６】従来の噴流浴装置のシステム図

【図７】従来の噴流浴装置のシャトルバルブの断面図

【図８】従来の噴流浴装置のレリーフバルブの断面図

【図９】従来の噴流浴装置の低圧噴流ノズルの断面図

【符号の説明】

１ 水槽 ２ 循環ポンプ ３ 供給管 ４ 吐出管 ５ 気体供給部 ６ エジェクタ ７ 気体供給管 ８ 弁 ９ 逆止弁 １０ ノズル本体 １１ 気液溶解タンク １１ａ 未溶解気泡流出防止手段 １２，１２ａ，１２ｂ 水位センサ １３ 気体 １４ 流体 １５ 気泡発生装置 １６ 制御部 １７，１８，１９ ケーブル ２０ 流体の流れ ２１ 液体 ２２ 微細気泡 ３０，４０ ノズルケーシング ３１，４１ 導入通路 ３２，４２ 流路形成用板状体 ３２ａ，４２ａ 開口 ３３，４３ 衝突用板状体 ３４，４４ 間隙形成部材 ３５，４５ 円筒室 ３５ａ，４５ａ 円筒内壁面 ３５ｂ，４５ｂ 軸方向側壁 ３６ 針状体 ３７，４７ 間隙通路 ３８，４８ 拡大拡散室 ３８ａ，４８ａ すり鉢状内周壁面 ３９，４９ 凹凸 ４６ 粒状体 １０１ 浴槽 １０２ 温水 １０３ ポンプ １０４ ポンプユニット １０５ 吸込側管路 １０６ 吸入器 １０７ 吐出側管路 １０８ ２方弁 １０９ 低圧噴流ノズル １１０ 高圧噴流ノズル １１１ ノズルユニット １１２ ジェット流路 １１３ シャトルバルブ １１４ 分岐流路 １１５ スプリング １１６ 円錐弁 １１７ 弁棒 １１８ 空気取り入れ流路 １１９ 空気流路 １２０ 螺旋流路Ａ １２１ 螺旋流路Ｂ １２２ 気液混合器 １２３ スプリング １２４ 弁体 １２５ 噴流吐出口 １２６ レリーフバルブ １２７ 流動流路 １２８ 空気流入流路 １２９ 細い流路 １３０ 広い流路 １３１ ノズル １３２ 細い流路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルケーシングの円筒室内に配設された
   衝突用板状体と、該衝突用板状体と前記円筒室の軸方向
   側壁及び円筒内壁面との間に形成された間隙通路と、前
   記衝突用板状体と対向して前記軸方向側壁に設けられた
   導入通路とから構成される衝突流路部と、 前記円筒室に隣接するとともに前記間隙通路に連通さ
   れ、内周壁面が前記円筒内壁面からすり鉢状に拡大され
   る拡大拡散室が設けられた拡大拡散ノズル部と、を備え
   た微細気泡発生装置であって、 前記拡大拡散室には多数の針状体が密集して配設された
   ことを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 【請求項２】前記間隙通路を構成する衝突用板状体と軸
   方向側壁及び円筒内壁面のそれぞれの表面には凹凸が形
   成されたことを特徴とする請求項１記載の微細気泡発生
   装置。
3. 【請求項３】前記導入通路と連通する開口が形成され、
   前記円筒室の側面に配設される流路形成用板状体と、 該流路形成用板状体と前記衝突用板状体との間に所定幅
   の間隙流路を形成するための隙間形成部材を備えたこと
   を特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡発生装
   置。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の微細気泡
   発生装置であって、拡大拡散室に多数の針状体を密集し
   て配設する代わりに、拡大拡散ノズル部には多数の粒状
   体が密集して配設されたことを特徴とする微細気泡発生
   装置。