JP2004261314A - Micro air bubble generating apparatus and system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体に気体を溶解させて気液混合体を生成し、超微細気泡を発生させる装置およびシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
特許文献1には、気液混合タンクによって取り出された浴槽水に空気を溶解させた後、浴槽に還流させる構成が開示されている。
また、特許文献2には、液体の導入配管に気体を導入し、気液混合体を生成するポンプと、ポンプの下流側に静止型ミキサを設け、ポンプで生成した気液混合体を撹拌混合して超微細気泡を発生させる気泡発生装置が開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−179241号公報
【特許文献2】
特開2002−85949号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
また、本出願人は空気をコンプレッサで圧縮して液体と混合することにより、より微細な気泡を発生させる技術を開発した。
しかし、上記微細気泡発生装置は装置全体のボリュームが大きく、騒音レベルが高く、閉空間、特に浴室のように狭い空間に設置するには問題を残していた。
【0005】
そこで、本発明は装置を浴室などの狭い空間に設置できる程度に小型化すると共に、より微細な気泡を安定して継続的に発生させる装置を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の微細気泡発生装置は、液体の供給部と気体の供給部が直接連接されており、気体の供給部には空気量調整手段を配設することにより、供給される液体と気体を混合・撹拌して液体に気体を溶解させる渦流ポンプと、渦流ポンプから排出される気体混合・溶解液に含有される溶解されない気体を分離する気液混合分離手段と、気液混合分離手段から排出される気体溶解液を吐出・減圧して微細気泡を発生させる吐出手段を基本的に具備する。
【0007】
本発明の微細気泡発生システムは、液体に気体を混合撹拌して気体が混合・溶解されている加圧液を形成する気体混合撹拌工程と、該加圧液をセラミクス粒に衝突させて気体を液体に溶解させる気体溶解工程と、該気体溶解液をさらに加圧してから減圧吐出させる微細気泡発生工程とを有する。そして、気体混合撹拌工程で混入される気体は微細気泡発生工程で吐出される吐出圧に調整されるとともに、セラミクス粒は加圧液の流下路に配設され、微細気泡発生工程における加圧は複数段階で実行され、高圧の気体溶解液を減圧することにより液体に微細化した気泡を発生させる構成を具備する。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明に係る微細気泡発生装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る微細気泡発生装置を、汲み上げた浴槽水に気体を混合溶解させて浴槽内に還流させ、微細気泡を発生させる装置に応用した例を示す。
微細気泡発生装置10は筐体11内に収める渦流ポンプ13で液体に気体を混合撹拌して溶解させ、気液混合分離器17により溶解されない気体を分離した後に、気体溶解液を筐体11外に排出して超微細気泡を発生させる構成となっている。すなわち、浴槽100に連結する供給管1から供給される浴槽100内の液体(水)に気体(空気)を混合溶解させて、排出管7により浴槽に還流させることにより、浴槽100内に微細気泡を発生させる構成となっている。
【0009】
微細気泡発生装置10の筐体11は密封されており、供給管1、および排出管7と筐体とはシール機構により、機密状態となっており、防水・防音機構を備えている。
筐体11内には電動機14で駆動される渦流ポンプ13、気液混合分離器17等が湯送管2、5で連絡されている。湯送管2は供給管1に連結して浴槽100から汲み上げた水を渦流ポンプ13に導き、湯送管5は渦流ポンプ13から排出される気体混合・溶解液を気液混合分離器17に導く。
【0010】
渦流ポンプ13には湯送管2と、吸入空気調整弁15を介して空気を渦流ポンプ13に供給する空気供給管4とが連結されており、渦流ポンプ13内には浴槽100から吸入した水と、吸入空気調整弁15で空気量が調節された空気が直接供給される構成となっている。空気供給管4は空気吸入部16に連絡しており、吸入空気調整弁15と空気吸入部16との間には水逆流防止弁19を配設する。吸入空気調整弁15は排出管7から浴槽に排出される空気溶解液の吐出圧を3.5〜4気圧となるように弁を調整することにより渦流ポンプ13に吸入される空気量を調節している。
【0011】
浴槽100と渦流ポンプ13とを連絡する湯送管2は渦流ポンプ13への流入口の上流側に、管表面を蛇腹形状にして表面積を大きく構成する蛇腹部分3を有している。渦流ポンプ13の下流側には気液混合分離器17への輸送管5が連結され、気液混合分離器17に開口している。渦流ポンプ13と気液混合分離器17を連絡する湯送管5は気液混合分離器17の上流側に、管表面を蛇腹形状にして表面積を大きく構成する蛇腹部分6を有している。
気液混合分離器17は上部に空気排出弁18への連絡口を配設し、下流側には浴槽への排出管7を連結している。
【0012】
気液混合分離器17内にはセラミクス粒を収容するケース170を配設する。ケース170にはセラミクス粒175が充填されており、セラミクス粒175はたとえば、直径120mm程度の粒状体をなす。ケース170は上部を湯送管5に連絡しており、下端は排出管7に連結開口されている。
排出管7は浴槽100内に開口する吐出部20に連絡する。
【0013】
吐出部20は吐出管21と吐出管21を収容する吐出カバー23とを有する。
吐出管21はその先端部分に加圧手段を配設している。加圧手段は第一のオリフイス210と第二のオリフイス212とよりなる。そして、第一のオリフイス210と第二のオリフイス212との間にはメッシュ体213を2枚張設する。さらに第二のオリフイス212の先端部にはメッシュ体217を3枚張設している。
吐出カバー23は吐出管21を被覆するとともに、水の吐出方向に平行する噴出面230を形成する。噴出面230はその全面、あるいはその一部に噴出孔231を穿孔する構成となっている。
【0014】
図2は微細気泡発生装置10の筐体内部機構を示している。
筐体11は熱伝導率が高い金属薄板などよりなり放熱効率が良くできており、密封構造となっている。渦流ポンプ13を駆動する電動機14は約500W程度の容量で渦流ポンプ13の撹拌プロペラを約3000回転させている。電動機14は筐体11の底板110上に防振ゴム141などを介して設置される。浴槽100に連絡する湯送管2が連結する渦流ポンプ13は内部に撹拌プロペラ(図示せず)が回転自在に配設されており、上部には空気供給管4を連結する。空気供給管4は筐体11の天井板112に配設するポンプ呼び水注水口41と水逆流防止弁19に連結する。ポンプ呼び水注水口41は装置10の始動時ポンプ呼び水注水口41から呼び水を注入することにより、浴槽からの水の吸出しがスムーズに開始される。また、水逆流防止弁19は装置10の停止時、ポンプ内の水が空気供給管4内に流入することの無いように、弁を開いて内圧を調整する。吸入空気調整弁15は後述する吐出部(ノズル)からの水の吐出圧が3.5から4気圧となるように空気供給管4から渦流ポンプ13への空気の流入量を調整している。
【0015】
気液混合分離器17は湯送管5を上部に連結し、下部には排出管7を連結する。また、気液混合分離器17の天井には空気抜き弁18を連結する。そして、気液混合分離器17に流入する空気溶解液に含まれている余分な気泡が気液混合分離器17の上部に溜まり、一定圧になると空気抜き弁18が開き空気を排出する構成となっている。
気液混合分離機器17は内部にセラミクス粒175が充填されているケース170を設置し、湯送管5からの水がケース170内に流入し、セラミクス粒175間を流下し、排出管7から吐出部を介して浴槽100内に吐出される構成となっている。
【0016】
このように構成されている微細気泡発生装置10の作用を説明する。
始動前に、渦流ポンプ13内に呼び水注入口41から少量の水を注入する。次に、スイッチ9を入れて電動機14、渦流ポンプ13を起動させる。吸い込み管1から浴槽100内の水がスムーズに吸入開始される。さらに、渦流ポンプ13を起動するとき発生する負圧により、吸入空気調整弁15が開き空気が渦流ポンプ13内に取り入れられる。吸入空気調整弁15は吐出圧が所定となるように調整されているので、適量の空気量が渦流ポンプ13内に流入する。
【0017】
浴槽100からの水は湯送管2を通って渦流ポンプ13に流入する。そして、表面積が大きい蛇腹部3を通過する間に熱交換する。すなわち、電動機14の稼動により筐体11内の温度が上昇するが、この熱は蛇腹部3、および蛇腹部6を通過する水により熱交換されて筐体内の温度はほぼ一定に保持される。たとえば、浴槽からの水が40℃のとき、水は電動機14からの熱を吸収して筐体11内の室温を約50℃に保持する。
【0018】
湯送管2から渦流ポンプ13内に流入した水は空気供給管4から流入する空気と混合されて約3000回転のインペラに撹拌され、空気と水は気泡を含んだ気液混合体となる。このとき、空気供給管4の空気の吸入口16にはフイルタを設置して吸入される空気に含まれるホコリ・塵を取り除き、浄化させている。また、水逆流防止弁19は装置10の停止時、電動機14が停止しポンプ13の回転が止まったとき、ポンプ13内の水面が高い場合、空気供給管4内に水が逆流することがある。このとき、水逆流防止弁19が通路を封止して水の逆流を防止する。渦流ポンプ13内で混合・撹拌されて気液が混合し、さらに空気を溶解した水は湯送管5から気液混合分離器17内に流入する。
【0019】
気液混合分離器17の内部の水圧は約3.5〜4.0kg/cm2に調整されている。流入した高圧水は気液混合分離器17の内部を落下する。このとき、空気混合・空気溶解液はセラミクスケース170内のセラミクス粒175に衝突し、さらに混合撹拌される。さらに、水はケース170の壁面に衝突、ケース170内で旋回流、乱流となって水と空気は混合効率を高め、気体は水に限界まで溶解され効率よく飽和溶液となる。気液混合分離器17内でセラミクス粒への衝突・旋回流・乱流により溶解される時間は約4〜6秒間程度で、この間に空気は水に限界まで溶解される。
【0020】
また、流入水内に含有する溶解せずに気泡30となっている空気は気液混合分離器17の上部に浮上する。そして、器体上部に溜まり一定量になると、空気排出弁18を押し上げて空気排出管8から機外に排出する。空気排出管8には排出空気消音器81を配設し、弁18の稼動音の機外への漏れを防止している。
【0021】
排出管7は浴槽100内に開口する吐出部20に連結される。
排出管7から吐出部20に流入する溶解液は吐出管21の第一のオリフイアス210の通過孔25を通過するとき、加圧され、通過孔25から放出されるとき、減圧されて微細気泡を発生する。さらに2枚のメッシュ体213を通過するとき、微細気泡はさらに微細化される。そして、第二の2のオリフイス212の通過孔26を通過するとき、加圧され、通過孔26から放出されるとき、減圧されて微細気泡を発生する。さらに3枚のメッシュ体217を通過するとき、微細気泡はさらに微細化され、吐出管カバー23内に吐出される。吐出管カバー23内において、水はカバー壁面に衝突・旋回流・乱流により微細気泡となり、噴出面230に穿孔される噴出孔231から浴槽100に吐出される。このときの吐出圧力は約3.5から4気圧となっている。
【0022】
また、筐体11内には漏水検知器(安全装置)50を配設しても良い。
図面に示す例では、漏水検知器50は渦流ポンプ13の下部の装置10の底板141に設置されている。
漏水検知器50はフロート55の移動により作動する作動軸53と作動軸53を係合保持する作動軸保持部52と、作動軸保持部52の回動を規制するトリガー54を有する。
トリガー54は回転軸540を中心に回転可能となっている。トリガー54にはフロート55を取り付けたフロート支持棒51が取り付けられている。
そして、微細気泡発生装置10の筐体11内が、何らかの不具合により水漏れがあったとき、底板110にたまった水はフロート55を押し上げる。フロート55の移動によりトリガー51は回転軸540を回転軸として回転する。トリガー51に規制されていた作動軸保持部52は回動して作動軸53との係合が外れる。作動軸53は上昇してスイッチ60を押圧してブレーカーを切断する。
【0023】
このように、たとえ湯送管やポンプなどからの漏水があったとしても、漏水検知器(安全装置)50によりブレーカーが落とされ、装置を停止させることができるので、過電流による過熱などの危惧がない。
【0024】
以上説明した微細気泡発生装置10は、コンプレッサ、ミキシングマシンなどの機器を配置していないので発電機も小さくてすみ、縦の幅寸法W=46cm、横の幅寸法=22cm、高さ寸法H=37cm、と小型化が可能となる。また、小型化された微細気泡発生装置10は浴室などの狭い空間内に設置しても邪魔にならない。また、コンプレッサなどの電力消費の大きな機器を用いていないので、騒音レベルが低い。
【0025】
さらに、気体溶解液の吐出圧の調整は、渦流ポンプへの空気の供給量で決まるが、この調整は吸入空気調整弁15で調整することででき、吐出圧の調整が簡単となる。そして、吐出圧が一定となるので、平均約2μmの気泡を安定して発生させることができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は装置を浴室などの狭い空間に設置できる程度の小型化が達成できる。また、液体の流路に複数箇所の気液混合撹拌機構が配設されているので、より微細な気泡を安定して継続的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】微細気泡発生装置の構成説明図
【図2】微細気泡発生装置の筐体内の構成説明図
【図3】吐出部の構成説明図
【図4】漏水検知器の構成説明図
【符号の説明】
1 供給管
2,5 湯送管
3,6 蛇腹部
7 排出管
10 微細気泡発生装置
11 筐体
13 渦流ポンプ
14 発電機
15 調整弁
17 気液混合分離器
170 ケース
175 セラミクス粒
20 吐出部
21 吐出管
210,212 オリフイス
213,215 メッシュ体
23 カバー
30 気泡
50 漏水検知器
55 フロート
60 スイッチ
100 浴槽[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a system for generating a gas-liquid mixture by dissolving a gas in a liquid to generate ultrafine bubbles.
[0002]
[Prior art]
Patent Literature 1 discloses a configuration in which air is dissolved in bathtub water taken out by a gas-liquid mixing tank, and then dissolved in the bathtub.
In
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-179241 A [Patent Document 2]
JP-A-2002-85949
[Problems to be solved by the invention]
In addition, the present applicant has developed a technique for generating finer bubbles by compressing air with a compressor and mixing it with a liquid.
However, the above microbubble generator has a large volume and a high noise level as a whole, and has a problem in being installed in a closed space, particularly a narrow space such as a bathroom.
[0005]
Accordingly, the present invention provides an apparatus that is small enough to be installed in a small space such as a bathroom and that stably and continuously generates finer bubbles.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the microbubble generator according to the present invention, the liquid supply unit and the gas supply unit are directly connected to each other, and the supplied liquid and the gas are mixed by arranging the air amount adjusting means in the gas supply unit. A vortex pump for stirring to dissolve the gas in the liquid; gas mixing discharged from the vortex pump; gas-liquid mixing / separating means for separating undissolved gas contained in the dissolved liquid; and gas discharged from the gas-liquid mixing / separating means. Basically, there is provided a discharging means for discharging and reducing the pressure of the gas solution to generate fine bubbles.
[0007]
The microbubble generation system of the present invention is a gas mixing and stirring step of mixing and stirring a gas with a liquid to form a pressurized liquid in which the gas is mixed and dissolved, and colliding the pressurized liquid with ceramic particles to generate a gas. The method includes a gas dissolving step for dissolving in a liquid, and a fine bubble generating step for further discharging the gas dissolved liquid under reduced pressure. The gas mixed in the gas mixing and stirring step is adjusted to the discharge pressure discharged in the fine bubble generation step, and the ceramic particles are disposed in the flow path of the pressurized liquid. It has a configuration that is executed in a plurality of stages and generates fine bubbles in the liquid by reducing the pressure of the high-pressure gas solution.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a microbubble generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example in which a microbubble generating device according to the present invention is applied to a device that mixes and dissolves gas in a bathtub water that has been pumped and refluxes the bathtub to generate microbubbles.
The microbubble generating device 10 mixes and dissolves the gas into the liquid by the vortex pump 13 contained in the housing 11 and dissolves the gas that is not dissolved by the gas-
[0009]
The housing 11 of the microbubble generator 10 is sealed, and the supply pipe 1 and the
A vortex pump 13 driven by an
[0010]
The whirlpool pump 13 is connected to the hot
[0011]
The hot
The gas-
[0012]
A
The
[0013]
The
The
The
[0014]
FIG. 2 shows a mechanism inside the housing of the microbubble generator 10.
The housing 11 is made of a thin metal plate or the like having a high thermal conductivity, has good heat radiation efficiency, and has a sealed structure. The
[0015]
The gas-liquid mixing /
The gas-liquid mixing /
[0016]
The operation of the microbubble generator 10 thus configured will be described.
Before starting, a small amount of water is injected into the vortex pump 13 from the priming inlet 41. Next, the switch 9 is turned on to start the
[0017]
Water from the
[0018]
The water flowing into the vortex pump 13 from the hot
[0019]
The water pressure inside the gas-
[0020]
In addition, the air contained in the influent water and not dissolved but in the form of
[0021]
The
The lysing solution flowing into the
[0022]
Further, a water leak detector (safety device) 50 may be provided in the housing 11.
In the example shown in the drawing, the
The
The
When water leaks from the housing 11 of the microbubble generator 10 due to some trouble, the water accumulated on the
[0023]
In this way, even if there is a leak from the hot water pipe or the pump, the breaker is dropped by the leak detector (safety device) 50 and the device can be stopped. There is no.
[0024]
In the microbubble generator 10 described above, since no equipment such as a compressor or a mixing machine is arranged, the generator can be small, and the vertical width W = 46 cm, the horizontal width = 22 cm, and the height H = The size can be reduced to 37 cm. Further, even if the miniaturized microbubble generator 10 is installed in a narrow space such as a bathroom, it does not become an obstacle. In addition, since a device that consumes a large amount of power such as a compressor is not used, the noise level is low.
[0025]
Further, although the adjustment of the discharge pressure of the gas solution is determined by the amount of air supplied to the vortex pump, this adjustment can be performed by adjusting the intake air adjusting valve 15, and the adjustment of the discharge pressure is simplified. Since the discharge pressure is constant, bubbles having an average of about 2 μm can be stably generated.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the device can be reduced in size to such an extent that the device can be installed in a small space such as a bathroom. Further, since a plurality of gas-liquid mixing and stirring mechanisms are provided in the liquid flow path, finer bubbles can be generated stably and continuously.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a microbubble generator. FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration inside a housing of the microbubble generator. FIG. 3 is an explanatory diagram of a configuration of a discharge unit. FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of a water leak detector. Description]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
渦流ポンプは液体の供給部と気体の供給部が直接連接されており、気体の供給部には空気量調整手段を配設して渦流ポンプに供給する気体の量を調節してなる微細気泡発生装置。A vortex pump that mixes and agitates the supplied liquid and gas to dissolve the gas in the liquid; Discharging means for discharging and reducing the pressure of the gas solution discharged from the gas-liquid mixing / separating means to generate fine bubbles,
The vortex pump has a liquid supply part and a gas supply part connected directly to each other, and the gas supply part is provided with an air amount adjusting means to control the amount of gas supplied to the vortex pump to generate fine bubbles. apparatus.
液体に気体を混合撹拌して気体が混合・溶解されている加圧液を形成する気体混合撹拌工程と、
該加圧液をセラミクス粒に衝突させて気体を液体に溶解させる気体溶解工程と、該気体溶解液をさらに加圧してから減圧吐出させる微細気泡発生工程と、を備え、
前記気体混合撹拌工程で混入される気体は微細気泡発生工程で吐出される吐出圧に調整されるとともに、セラミクス粒は加圧液の流下路に配設され、微細気泡発生工程における加圧は複数段階で実行されるよう構成されている微細気泡発生システム。In a fine bubble generation system that supplies gas to a liquid and pressurizes it, dissolves the gas in the liquid, and decompresses the high-pressure gas solution to generate fine bubbles in the liquid,
A gas mixing and stirring step of mixing and stirring a gas with the liquid to form a pressurized liquid in which the gas is mixed and dissolved;
A gas dissolving step of dissolving a gas into a liquid by colliding the pressurized liquid with the ceramic particles, and a fine bubble generating step of further discharging the gas dissolved liquid under reduced pressure,
The gas mixed in the gas mixing and stirring step is adjusted to the discharge pressure discharged in the fine bubble generation step, and the ceramic particles are disposed in the flow path of the pressurized liquid. A microbubble generation system configured to be performed in stages.
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