JP2004283810A - 溶解タンクの構造及び該溶解タンクを備えた微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、空気と水の接触時間を長くでき、且つ水と空気の接触面積を大きくでき、溶解効果を十分に高めることができると共に、圧力損失の低減化及びタンクサイズの小型化を図る。
【解決手段】空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が上下複数の水平流路２，３に仕切られ、上側の水平流路２の上流側に気液混合流５の入口１１を設け、下側の水平流路３の下流側に水出口１２を設ける。上側の水平流路２の下流端に縦仕切板９を設けると共に縦仕切板９の手前Ａに向かって水平リブ１０を突設し、該水平リブ１０の手前Ａに縦仕切板９からはね返った気液混合流５を下側の水平流路３内に落し込むための開口部６を設けた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶解タンクの構造及び該溶解タンクを備えた微細気泡発生装置に関し、詳しくは空気と水の接触時間を長くでき、且つ水と空気の接触面積を大きくして溶解効果を高めるための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浴槽循環配管系のポンプ吐出側にエゼクタ効果により空気を水に混入させ、気泡混じりの噴流を浴槽内に噴出すベく構成された微細気泡発生バスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また他の従来例として、図１１に示すように、気液溶解用のタンク内流路を縦仕切板９にて上下複数の水平流路２，３，４に仕切り、上側の水平流路２の上流側に設けた入口１１から気液混合流５を導入し、上側の水平流路２の下流端に設けた開口部６から気液混合流５を下側の水平流路３の上流端に落し込み、下側の水平流路３の下流端から開口部７を介して更に下側の水平流路４に落として気泡混じりの水を水出口１２から流出させ、気泡は図１１の矢印方向ｍに設けた空気出口１３から放出させるようにした溶解タンク１が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２６９４８３号公報
【特許文献２】
特開平９−１７３８０４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の溶解タンク１においては、タンク内流路の長さＬが十分に長くない場合において気液混合流５の量が多く（例えば水量１０Ｌ／ｍｉｎ以上）なると、入口１１からの気液混合流５が上側の水平流路２の下流端の縦仕切板９にぶつかると、図１１の矢印ｎで示す入口方向に戻されて、溶解しきれずに残った空気層５ｂが入口１１付近に溜まりやすくなり、一方、開口部６が縦仕切板９の直前に設けられているため、開口部６付近で気液混合流５がぶつかりあって激しい乱流が発生し、図１２に示すように、ぶつかった水流５ａが直ちに開口部６に落ちるようになる。このため空気層５ｂと水流５ａとが十分に接触しないうちに下側の水平流路３へ送られるようになり、結果、空気と水との接触時間が短く、且つ水と空気の接触面積が少なくなるため、溶解効果が低下するという問題があった。また、開口部６付近で激しい乱流が発生することで溶解タンク１の圧力損失が大きくなるという問題や、溶解効果を高めるためにタンク内流路を長くした場合、溶解タンク１が大型化するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、簡単な構造で、空気と水の接触時間を長くでき、且つ水と空気の接触面積を大きくでき、溶解効果を十分に高めることができると共に、圧力損失の低減化及びタンクサイズの小型化を図ることができる溶解タンクの構造を提供することにあり、他の目的とするところは、構造が簡単で且つ低コストの溶解タンクの構造を提供することにあり、更に他の目的とするところは、ポンプのキャビテーション防止及びエア噛みによる故障防止を図ることができ、高耐久性を図ることができると共に、低騒音化を図ることができる溶解タンクを備えた微細気泡発生装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明にあっては、空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が上下複数の水平流路２，３に仕切られ、上側の水平流路２の上流側に気液混合流５の入口１１、下側の水平流路３の下流側に水出口１２をそれぞれ設け、上側の水平流路２の下流端に縦仕切板９を設けると共に縦仕切板９の手前Ａに向かって水平リブ１０を突設し、該水平リブ１０の手前Ａに縦仕切板９からはね返った気液混合流５を下側の水平流路３内に落し込むための開口部６を設けてなることを特徴としており、このように構成することで、開口部６は縦仕切板９の直前ではなく、水平リブ１０の分だけ縦仕切板９から手前Ａに離れた位置に設けられているため、縦仕切板９ではね返された水流５ａが直ちに開口部６に落ちることがなく、一方、水平リブ１０の上に溶解しきれずに残った空気層５ｂが溜められ、気液混合流５が開口部６に落ちる際に水平リブ１０上の溶解しきれずに残った空気層５ｂと水流５ａとが再度接触することで最大限溶解され、空気と水の接触時間を長くでき、且つ水と空気の接触面積を大きくでき、溶解効果が高められるようになる。しかも、縦仕切板９からはね返された気液混合流５の荒れがおさまる位置に開口部６を位置させることで、溶解タンク１の圧力損失を小さくでき、そのうえ縦仕切板９から水平リブ１０を突出させただけの簡単な構造で済む。
【０００８】
また上記開口部６は、下端口径Ｄ２が上端口径Ｄ１よりも小さくなるように傾斜しているのが好ましく、この場合、傾斜によって水が渦を巻いてスムーズに流れ落ちるようになり、溶解タンク１内の圧力損失を最小限に抑えることができ、そのうえ水平リブ１０を含む開口部６の周辺に空気溜まりが厚く形成されることで、渦を巻いて流れ落ちる水に空気が一層混入されやすくなり、溶解効果を更に高めることができる。
【０００９】
また上記開口部６は、多数の小孔６ａで構成されているのが好ましく、この場合、気液混合流５を多数の小孔６ａに分散させて落とすことにより、空気と水の接触面積を増大させることができるようになる。
【００１０】
また本発明にあっては、空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が横仕切板８によって上下複数の水平流路２，３，４に仕切られ、最上段の水平流路２の上流側に気液混合流の入口、最下段の水平流路４の下流側に水出口１２をそれぞれ設けると共に、各横仕切板８には気液混合流を下段へ落し込むための開口部６，７を設け、最下段の水平流路４の下流端に該最下段の水平流路４の上層部分４ａに空気溜まりを形成するための垂下リブ２１を垂設してなることを特徴としており、このように構成することで、垂下リブ２１によって最下段の水平流路４の上層部分４ａに空気溜まりが形成されることで、各水平流路２，３，４で溶解しきれなかった空気層５ｂがこの空気溜まりに溜められることとなり、最下段の水平流路４において空気と水の接触長さ（接触時間）を長くして空気を水に一層溶解させることができ、気液の撹拌が増大され、微細気泡の発生量を増やすことができるようになる。
【００１１】
また上記溶解タンク１の外殻が軸方向Ｈを横に向けて設置される筒体２２により構成され、筒体２２の内部に複数の横仕切板８を設置して上下複数の水平流路２，３，４が構成されているのが好ましく、この場合、例えば市販の樹脂製円筒パイプ等のような筒体２２を用いて溶解タンク１の外殻を簡易に構成できるものであり、しかも筒体２２を横置きにしてその内部に複数の横仕切板８を水平に設置するだけで、上下複数の水平流路２，３，４を簡易に構成でき、溶解タンク１の構造の簡易化、低コストを図ることができる。
【００１２】
また上記最上段の水平流路２よりも下側の水平流路３，４に、この水平流路３，４を左右２つの往路２４と復路２５とに仕切るための縦中仕切板２３を設け、縦中仕切板２３に往路２４と復路２５とを連通させるための連通孔６０を設けると共に、最上段の水平流路２から流下する気液混合流の流れの向きが往路２４と復路２５とで逆向きとなるように縦中仕切板２３の連通孔６０と横仕切板８の開口部６，７とを水平流路３，４の長手方向に互い違いに配置するのが好ましく、この場合、最上段の水平流路２から流下する気液混合流が、縦中仕切板２３にて仕切られた往路２４を流れ、往路２４の下流端で流れの向きを変えて縦中仕切板２３に設けた連通孔６０を介して復路２５に流れ込むようになる。これにより、縦中仕切板２３を利用して各段の水平流路３，４の長さをそれぞれ２倍に増やすことができ、空気と水の接触長さ（時間）をより長くできると共に、往路２４と復路２５とで気液混合流の流れの向きを変えることにより、流れの向きを変える部位で乱流が生じて気液接触が激しくなり、気液撹拌がより促進されるようになる。
【００１３】
また本発明にあっては、上記溶解タンク１をポンプ２０の吐出経路に配置し、溶解タンク１の吸入側に水槽から吸い込んだ還流水と空気吸込口５０から吸い込んだ空気とを加圧混合する手段を設け、溶解タンク１の吐出側に溶解タンク１の水出口１２から吐出する微細気泡水を減圧して水槽に還流させるための圧力開放部を設けたことを特徴としており、このように構成することで、溶解タンク１をポンプ２０の吐出経路に配置することで、ポンプ２０のキャビテーション防止及びエア噛みによる故障防止を図ることができ、高耐久性を図ることができると共に、低騒音化を図ることができる。また圧力開放部によって微細気泡が発生し、微細気泡水を水槽に循環供給できるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１はタンク内流路での気液混合流５の流れを説明する断面図、図２（ａ）（ｂ）は溶解タンク１の断面図を示している。本例では、図５に示すように、浴槽循環配管系のポンプ２０の吐出側に空気吸引ノズル１４と溶解タンク１とをこの順に配置し、空気吸引ノズル１４でエゼクタ効果により空気を水に混入させ、さらに溶解タンク１内で空気を水に加圧溶解させて気泡をより微細化させ、この微細化した気泡混じりの噴流を吐出口１６から浴槽１５内に噴出すベく構成された微細気泡発生バスを例示している。
【００１６】
ここで、上記溶解タンク１は、水に空気を効率よく加圧溶解させて水中への空気の溶解量を増大させるためのものであり、例えばブロー成形によって形成される。図１、図２に示すように、空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が上下複数の水平流路２，３，４に区画され、上側の水平流路２の上流側に気液混合流５の入口１１が設けられ、下側の開口部７に通じる最も下側の水平流路４の下流側に排気空間４０が形成され、排気空間４０の下端部に水出口１２、上端部に空気出口１３がそれぞれ設けられている。ここまでは従来と同様である。本発明では、上側の水平流路２の下流端に縦仕切板９を設けると共に縦仕切板９の手前Ａに向かって水平リブ１０を突設し、該水平リブ１０の手前Ａに縦仕切板９からはね返った気液混合流５を下側の水平流路３内に落し込むための開口部６を設けたものである。
【００１７】
さらに、最下段の横仕切板８の下流側の端部から下方に向かって垂下リブ２１が垂設されている。この垂下リブ２１は、最下段の水平流路４の上層部分４ａに空気溜まり（空気層５ｂ）を形成する働きをする。
【００１８】
本例ではタンク内流路内には、上下２枚の縦仕切板９と、上側の水平流路２の下流端において気液混合流５を跳ね返すための１枚の縦仕切板９とが設けられている。なお、タンク形状は円筒形でも、直方体でもよい。
【００１９】
また、縦仕切板９から突設される水平リブ１０は、気液混合流５が縦仕切板９にぶつかってはね返される位置まで延びている。ちなみに従来では図６に示すように縦仕切板９の直前に開口部６が設けられているが、本発明では図１に示すように開口部６は水平リブ１０の長さ分だけ縦仕切板９の手前Ａに離れて形成されている。この水平リブ１０はその上に空気層５ｂを溜めて水と空気の接触時間を長くし且つ接触面積を大きくする働きをする。なお例えばタンク内流路の全長Ｌを２６ｃｍ、気液混合流５の流速を２５ｃｍ／ｓｅｃとした場合、開口部６の長さＬ１を４０ｍｍ以下に設定されている。
【００２０】
上記構成によれば、タンク内流路の長さが十分に長くない場合で且つ気液混合流５の量が多く（例えば水量１０Ｌ／ｍｉｎ以上）なる場合であっても、開口部６は縦仕切板９の直前ではなく、水平リブ１０の分だけ縦仕切板９から手前Ａに離れた位置に設けられているため、縦仕切板９ではね返された水流５ａが直ちに開口部６に落ちることがなく、気液混合流５の一部が水平リブ１０にぶつかって上昇し、更に水平流路２の天井面に当たって下降することで上下方向回りＢの渦流が生じ、水に空気を巻き込ませて気泡をより微細化できると共に、水平リブ１０の上に溶解しきれずに残った空気層５ｂ（図１）が溜められ、気液混合流５が開口部６に落ちる際に水平リブ１０上の溶解しきれずに残った空気層５ｂと水流５ａとが再度接触することで最大限溶解され、溶解効果が十分に高められるようになる。しかも、縦仕切板９からはね返された気液混合流５の荒れがおさまる位置に開口部６を位置させることで、従来のような激しい乱流が開口部６付近に発生することがなくなり、これにより溶解タンク１の圧力損失を小さくでき、結果、ポンプ２０の吐出圧を低減でき、ポンプ２０の小型化、ランニングコストの低減及びポンプ２０のモータの低騒音化を図ることができ、ポンプ２０の性能確保が図られ、そのうえ浴室内にポンプ２０が設置可能となる。さらに縦仕切板９から水平リブ１０を突出させただけの簡単な構造であるため、溶解タンク１の簡素化を図ることができると共に、タンク内流路を不必要に長くしなくてもよいので、タンクサイズを小型化できるという利点もある。
【００２１】
さらに本例では、最下段の水平流路４の上層部分４ａには、縦仕切板の下端部に設けた垂下リブ２１によって空気溜まりが形成されているため、各水平流路２，３，４で溶解しきれなかった空気層５ｂがこの空気溜まりに溜められることとなる。従って、最下段の水平流路４において空気と水の接触長さ（接触時間）を長くして空気を水に一層溶解させることができる。つまり、最下段での空気滞留量が多くなり、水噴射時に巻き込まれる空気量が増え、結果として気液の撹拌が増大され、微細気泡の発生量を増やすことができるものであり、垂下リブ２１を設けただけの簡単な構造でありながら、溶解性能を、より一層高めることができるものである。
【００２２】
本発明の他の実施形態として、上記開口部６は、図３に示すように、下端口径Ｄ２が上端口径Ｄ１よりも小さくなるように徐々に傾斜した、所謂じょうご型に形成されているのが望ましい。本例では傾斜角度θは１５°〜２０°とされる。このように開口部６に傾斜をつけることによって、気液混合流５が渦を巻いてスムーズに流れ落ちるようになり、これにより、溶解タンク１の圧力損失を小さくでき、結果、ポンプ２０の小型化、低ランニングコスト化、ポンプ２０のモータの低騒音化を一層図ることができる。そのうえ水平リブ１０を含む開口部６周辺に空気層５ｂが厚く形成されることで、渦を巻いて流れ落ちる水に空気が一層混入されやすくなり、溶解効果を更に高めることができる。
【００２３】
上記開口部６の更に他例として、図４に示すように、開口部６を多数の小孔６ａで形成するようにしてもよい。例えば開口部６を覆う位置まで横仕切板８（図１）を延ばし、その延ばした部分に多数の小孔６ａを穿孔してもよい。そして流路長さＬが２６ｃｍの場合、各小孔６ａの開口径をφ３〜５ｍｍとし、その開口率は穴開口面積計が流路断面積の０．４以上となるように設定するのが望ましい。このように多数の小孔６ａから水を落すことによって空気と水の接触面積を増大させることができ、溶解効果をより一層高めることができるものである。
【００２４】
次に溶解タンク１を備えた微細気泡バスシステムについて説明する。ちなみに、一般の微細気泡発生装置は、水に空気を加えて加圧溶解したのち減圧開放させる加圧溶解方式、水流部にエゼクタを利用して負圧部位を設け、空気を自給するエゼクタ方式、多孔質の発泡盤に加圧空気を送り込む散気方式などが挙げられるが、このうち、最も気泡が細かく発生するのが加圧溶解方式である。また従来の加圧溶解式の微細気泡発生装置では、大きな加圧力を要するために、べーンポンプやカスケードポンプを利用しており、空気の自吸はポンプの吸い込み経路に設けられる場合が多かった。例えば、従来のポンプ前経路の負圧配管部で空気を自吸する構造にあっては、ポンプ内で十分に撹拌溶解されるため、ポンプ後方の経路は気液溶解の空間とその上方に排気弁（空気抜き弁）を持つ単純な構造で充分であった。しかしながら、ポンプ前経路の負圧配管部で空気を自吸すると、ポンプ内でキャビテーションが発生して部材の耐久性が悪くなる欠点、騒音が高くなるという欠点があり、一方、自吸式以外のポンプ種では、空気が混入するとエアロックが生じ易く、揚程及び水量がでなくなるという欠点があった。
【００２５】
そこで、前記欠点を解決するために、ポンプの吐出経路で空気を吸い込む方式が考えられるが、上記従来のポンプ前経路の負圧配管部で空気を自吸する構造と同仕様のものをポンプ後方経路に設けて、ポンプ後方で空気を混入しても微細気泡はほとんど発生しないという欠点があった。
【００２６】
そこで、本発明の溶解タンク１を利用した微細気泡バスシステムの実施形態の一例を図６に示す。この微細気泡バスシステムは、上下複数の水平流路２，３，４を有する溶解タンク１をポンプ２０の吐出経路に配置し、溶解タンク１の吸入側に浴槽１５から吸い込んだ還流水と空気吸込口５０から吸い込んだ空気とを加圧混合する手段を設け、溶解タンク１の吐出側に溶解タンク１の水出口１２から吐出する微細気泡水を減圧して浴槽１５に還流させるための圧力開放部を設けたものである。
【００２７】
具体的には、浴槽１５の内側面に吸込口２７と吐出口２８とが設置されており、浴槽１５の上部に空気吸込口５０が設置されている。吸込口２７は接続管２９を介してポンプ２０の吸い込み側に接続され、ポンプ２０の吐出側は接続管３０を介して後述のエゼクタ部３１の吸込側に接続されている。ポンプ２０は、遠心ポンプを利用したものであり、例えばタンク内圧力が０．２ＭＰａ、水量が１４リットル／分となるように設計されている。エゼクタ部３１の負圧部位は、接続管３２を介して逆止弁３３の出側に接続され、逆止弁３３の入側は接続管３４を介して空気吸込口５０に接続されている。一方、溶解タンク１の水出口１２は、接続管３５を介して圧力開放部となるベンチュリ３６の一端に接続され、ベンチュリ３６の他端は接続管３７を介して浴槽１５の側面に設置された吐出口２８に接続されている。なお、溶解タンク１の後方に配置される圧力開放部は、図６に示す例ではベンチュリ３６で構成されているが、これには限らず、例えば過大圧力が印加された場合に圧力調整するために用いられるディスク板等を用いた方式であってもよいものである。
【００２８】
上記溶解タンク１の基本構造、並びに水平リブ１０及び垂下リブ２１を備えた点は図１の実施形態と同様である。図６に示す例では、溶解タンク１の吸入側において、浴槽１５から吸い込んだ還流水と空気吸込口５０から吸い込んだ空気とを加圧混合する手段は、断面積を絞った先細り状のノズル形状の噴射口３８で構成されている。この噴射口３８の周囲には、噴射口３８の角度より大きな角度で中心に開口を有するエゼクタ部３１が形成されている。エゼクタ部３１は、エゼクタ効果を利用して噴射口３８の後方の負圧部位に空気を吸入するためのものである。なお、空気吸入手段として、上記エゼクタ以外に、絞りを設けて負圧部位を作り空気を自吸するベンチュリを利用してもよく、またコンプレッサを用いて加圧空気を押し込む方式を利用してもよいものであり、空気吸入手段の種類は特に限定されないものである。
【００２９】
ここで、上記溶解タンク１の外殻は、図７に示すように、軸方向Ｈを横に向けて設置される筒体２２により構成されている。筒体２２は例えば市販の円筒パイプのような安価な配管用の円筒樹脂パイプを用いることができる。この筒体２２内の軸方向Ｈの前部側に気液撹拌及び気液溶解を行なう上下複数の水平流路２，３，４が形成され、軸方向Ｈの後部側に余剰空気を排出する排気空間４０が形成されている。
【００３０】
また、上下複数の水平流路２，３，４は筒体２２の内部に複数の平板状の横仕切板８を水平に設置して構成されている。横仕切板８は、その両側面が筒体２２の両内壁にそれぞれ接触する幅寸法を有し、横仕切板８の長さ寸法は筒体２２の一端壁から縦仕切板９に至る長さ寸法よりも短く設定された四角形平板が用いられている。そして、上段の横仕切板８の一端を筒体２２の一端壁に当接させることで、縦仕切板９との間に上側の開口部６を形成できるようになり、下段の横仕切板８の一端を縦仕切板９に当接させることで、筒体２２の一端壁との間に下側の開口部６を形成できるようになっている。また本例では、図７（ａ）に示すように、最上段の水平流路２の断面積とそれより下段の水平流路３の断面積と最下段の水平流路４の断面積との間は、Ｅ＞Ｆ＞Ｇの関係に設定してある。これにより、最上段及び上段での空気滞留量が多くなり、水噴射時に巻き込まれる空気量が増え、結果として気液の撹拌が増大され、微細気泡の発生量を増やすことができるものである。なお図８（ａ）は最下段以外の水平流路２，３を縦に仕切る縦仕切板９の一例を示しており、縦仕切板９の外周縁は筒体２２の内周面に沿った円弧形状をしており、縦仕切板９の下端縁はストレート形状をしており、この縦仕切板９の下端縁が最下段の水平流路４の上層部分４ａに空気溜まりを形成するための垂下リブ２１を構成している。
【００３１】
最下段の水平流路４の下流側と水出口１２との間は排気空間４０となっている。排気空間４０の上端部には排気弁４１（空気抜き弁）が設置されている。この排気弁４１は溶解タンク１の後方上部に設置される。
【００３２】
上記排気空間４０の下部には、最下段の水平流路４と水出口１２とを間仕切る間仕切板４２が立設されている。図８（ｂ）は間仕切板４２の一例を示しており、間仕切板４２の外周縁は筒体２２の内周面に沿った円弧形状をしており、間仕切板４２の上端縁はストレート形状をしており、縦仕切板９の上端縁よりも上方で排気空間４０が開放されており、間仕切板４２の上端縁を乗り越えて微細気泡水が水出口１２から導出されるようになっている。間仕切板４２は、最下段の水平流路４から流出する溶解に寄与しない大きな気泡（余剰空気）を上昇させて、大きな気泡が水出口１２から供給されることを防止する働きをする。なお、間仕切板４２の形状は図８（ｂ）には限られず、適宜変更自在である。
【００３３】
次に、図６を参照して微細気泡バスシステムの運転動作を説明する。入浴者が操作スイッチ８０を押すと、ポンプ２０が動作する。ポンプ２０の動作により浴槽１５に貯められた湯水（還流水）が、吸込口２７より吸引され、接続管２９を通りポンプ２０へ吸引される。ポンプ２０より吐き出された湯水は接続管３０を通り、エゼクタ部３１へと通水される。噴射口３８からの水の吐出によってエゼクタ部３１内部の絞り部で負圧が生じるため、浴槽１５に設けた空気吸込口５０より空気が接続管３４を通り、さらに逆止弁３３、接続管３２を通ってエゼクタ部３１へ吸引される。吸引された空気と湯水とは、エゼクタ部３１の絞り部で流速が速くなり、噴射口３８から最上段の水平流路２内に向かって勢いよく噴射される。これにより最上段の水平流路２で空気と湯水とが充分に撹拌され、空気が湯水へ溶解する。最上段の水平流路２の下流端で跳ね返された気液混合流は、上側の開口部６から流れ落ち、流れの向きを変えながら下段へと流下していく。なお水平リブ１０の働き及び垂下リブ２１の働きは前述した通りである。その後、下側の開口部７から流れ落ちた気液混合流は最下段の水平流路４を通過して排気空間４０へ導入される。そして、最下段の水平流路４から流出する大きな気泡（余剰空気）は排気空間４０を上昇して排気弁４１によって取り除かれ、微細気泡水だけが水出口１２の下流に設けた接続管３５を通って圧力開放部であるベンチュリ３６へ通水される。ベンチュリ３６内の絞り径は、大気圧以下の圧力になるように設定されており、この部位にて微細気泡が発生する。微細気泡を含む湯水は、吐出口２８を通って浴槽１５内へ循環供給される。
【００３４】
しかして、最上段の水平流路３の下流端に水平リブ１０を設け、さらに加えて最下段の水平流路４の下流端に垂下リブ２１を設けたことで、気液撹拌能力が向上して溶解性能をより一層高めることができるものであり、しかも上下３段の水平流路２，３，４を気液混合流が流れの向きを変えながら流下していくため、水平流路２，３，４を長く形成できて空気と水の接触長さ（時間）を長くできると共に、流れの向きを変える部位で乱流が生じて気液接触が激しくなり、気液撹拌がより促進されることとなり、小型でコンパクトな溶解タンク１の構造でありながらより微細な気泡を発生させることができるものである。
【００３５】
しかも、溶解タンク１は横置きの筒体２２からなり、筒体２２内に複数の横仕切板８と縦仕切板９とを設置して上下複数の水平流路２，３，４を形成し、これらを一体化しているので、溶解タンク１の構造が簡単であり、コストも安くなる。特に、市販の円筒パイプ等のような筒体２２を用いて溶解タンク１の外殻を簡易に構成できるという利点があり、しかも筒体２２を横置きにしてその内部に平板状の複数の横仕切板８を水平に設置するだけで、上下複数の水平流路２，３，４を簡易に構成できると共に、限られた容積の中で気液接触長さ（時間）を十分に確保できるという利点がある。
【００３６】
また、最下段の水平流路４から排出される余剰空気は排気空間４０を上昇して排気弁４１によって外部へ排気されるが、このとき最下段から流出する気液混合流の流速も排気空間４０において遅くなるため、余剰空気が排気空間４０の上方へ浮上しやすくなる。そのうえ排気空間４０の下部に間仕切板４２を設けているので、最下段から流出する気液混合流の流速が速い場合でも、間仕切板４２によって余剰空気を上方に導くことができ、結果、水出口１２から大きな気泡（余剰空気）が排出されるのを防止できる。また、間仕切板４２の上方は開放されているため、最下段から流出する微細気泡水を間仕切板４２で妨げられることなく、水出口１２に導くことができるものである。
【００３７】
また、溶解タンク１をポンプ２０の吐出経路に配置することで、ポンプ２０のキャビテーション防止及びエア噛みによる故障防止を図ることができ、高耐久性を図ることができると共に、低騒音化を図ることができる。例えばエアロックに弱い遠心ポンプを微細気泡バスシステムに利用可能になると共に、安価に普及している遠心ポンプを利用できるので、システムを安価に供給することができ、浴槽設置の気泡バスヘの展開も可能となる。
【００３８】
図９は上記図７の応用例であり、最上段の水平流路２よりも下側の各水平流路３，４に、図９（ａ）のように各水平流路３，４を左右２つの往路２４と復路２５とに仕切るための縦中仕切板２３を設け、縦中仕切板２３に往路２４と復路２５とを連通させるための連通孔６０を設けると共に、最上段の水平流路２から流下する気液混合流の流れの向きが往路２４と復路２５とで逆向きとなるように縦中仕切板２３の連通孔６０と横仕切板８に設けた開口部６，７とを水平流路３，４の長手方向に互い違いに配置してある。本例では、図９（ｂ）のように横仕切板８の開口部６，７の位置と、下段及び最下段の縦中仕切板２３の連通孔６０の位置とが互い違いに配置されており、気液混合流が図９（ｂ）の矢印Ｗで示す方向に流下できるようにしている。なお、図１０は図９で用いられる縦仕切板９を示しており、本例の縦仕切板９は最下段の水平流路４における往路２４を塞ぐための塞ぎ部２３ａを備えている点で、前記図８（ａ）で用いられる縦仕切板９とは異なっている。しかして、最上段の横仕切板８の開口部６，７から流下する気液混合流は、縦中仕切板２３にて仕切られた往路２４を流れ、往路２４の下流端から縦中仕切板２３に設けた連通孔６０を介して復路２５に流れ込み、流れの向きが変わるようになっている。これにより、縦中仕切板２３を利用して各水平流路３，４の長さをそれぞれ２倍に増やすことができ、空気と水の接触長さ（時間）をより長くでき、そのうえ縦中仕切板２３を利用して気液混合流の流れの向きを変えることができ、結果、気液撹拌能力をより一層高めることができるという利点がある。
【００３９】
本発明に係る溶解タンク１は、微細気泡発生バスの分野に限らず、例えば、養殖での酸素補給・池や沼の水浄化（汚泥浮上）などの分野に広く適用可能である。また、液体及び気体の種類を問わずこれらを効率良く溶解させることができる気液混合装置の分野に広く適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】
上述のように請求項１記載の発明にあっては、空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が上下複数の水平流路に仕切られ、上側の水平流路の上流側に気液混合流の入口、下側の水平流路の下流側に水出口をそれぞれ設け、上側の水平流路の下流端に縦仕切板を設けると共に縦仕切板の手前に向かって水平リブを突設し、該水平リブの手前に縦仕切板からはね返った気液混合流を下側の水平流路内に落し込むための開口部を設けてなるので、開口部は縦仕切板の直前ではなく、水平リブの分だけ縦仕切板から手前に離れた位置に設けられているため、縦仕切板ではね返された水流が直ちに開口部に落ちることがなく、一方、水平リブの上に溶解しきれずに残った空気層が溜められ、気液混合流が開口部に落ちる際に水平リブ上の溶解しきれずに残った空気層と水流とが再度接触することで最大限溶解され、空気と水の接触時間を長くでき、且つ水と空気の接触面積を大きくでき、溶解効果が十分に高められるようになる。しかも、縦仕切板からはね返された気液混合流の荒れがおさまる位置に開口部を位置させることで、溶解タンクの圧力損失を小さくでき、そのうえ縦仕切板から水平リブを突出させただけの簡単な構造で溶解効果を高めることができるので、タンク内流路を不必要に長くすることがなく、溶解タンクの簡素化及びタンクサイズの小型化を図ることができる。
【００４１】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、上記開口部は、下端口径が上端口径よりも小さくなるように傾斜しているので、開口部に傾斜をつけることによって、水が渦を巻いてスムーズに流れ落ちるようになる。従って、溶解タンクの圧力損失を小さくでき、結果、ポンプの小型化、低ランニングコスト化、ポンプのモータの低騒音化を一層図ることができるうえに水平リブを含む開口部周辺に空気層が厚く形成されることで、渦を巻いて流れ落ちる水に空気が一層混入されやすくなり、溶解効果を更に高めることができる。
【００４２】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の効果に加えて、上記開口部は、多数の小孔で構成されているので、気液混合流を多数の小孔に分散させて落とすことにより、空気と水の接触面積を増大させることができるので、溶解効果をより一層高めることができる。
【００４３】
また請求項４記載の発明は、空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が横仕切板によって上下複数の水平流路に仕切られ、最上段の水平流路の上流側に気液混合流の入口、最下段の水平流路の下流側に水出口をそれぞれ設けると共に、各横仕切板には気液混合流を下段へ落し込むための開口部を設け、最下段の水平流路の下流端に該最下段の水平流路の上層部分に空気溜まりを形成するための垂下リブを垂設してなるので、垂下リブによって最下段の水平流路の上層部分に空気溜まりが形成されることで、各水平流路で溶解しきれなかった空気層がこの空気溜まりに溜められることとなり、最下段の水平流路において空気と水の接触長さ（接触時間）を長くして空気を水に一層溶解させることができる。つまり、垂下リブによって最下段での空気滞留量が多くなり、水噴射時に巻き込まれる空気量が増え、結果として気液の撹拌が増大され、微細気泡の発生量を増やすことができるものである。
【００４４】
また請求項５記載の発明は、請求項４記載の効果に加えて、溶解タンクの外殻が軸方向を横に向けて設置される筒体により構成され、筒体の内部に複数の横仕切板を設置して上下複数の水平流路が構成されているので、例えば市販の樹脂製円筒パイプ等のような筒体を用いて溶解タンクの外殻を簡易に構成できるものであり、しかも筒体を横置きにしてその内部に複数の横仕切板を水平に設置するだけで、上下複数の水平流路を簡易に構成できる。また横置きの筒体内に複数の横仕切板と縦仕切板とを設置して上下複数の水平流路を形成するだけで、溶解タンクの構造の簡易化、低コストを図ることができ、しかも限られた容積の中で気液接触長さ（時間）を十分に確保できるものである。
【００４５】
また請求項６記載の発明は、請求項４又は請求項５記載の効果に加えて、最上段の水平流路よりも下側の水平流路に、この水平流路を左右２つの往路と復路とに仕切るための縦中仕切板を設け、縦中仕切板に往路と復路とを連通させるための連通孔を設けると共に、最上段の水平流路から流下する気液混合流の流れの向きが往路と復路とで逆向きとなるように縦中仕切板の連通孔と横仕切板の開口部とを水平流路の長手方向に互い違いに配置したので、最上段の水平流路から流下する気液混合流が、縦中仕切板にて仕切られた往路を流れ、さらに往路の下流端で流れの向きを変えて縦中仕切板に設けた連通孔を介して復路に流れ込むようになる。これにより、縦中仕切板を利用して各段の水平流路の長さをそれぞれ２倍に増やすことができ、空気と水の接触長さ（時間）をより長くできる。しかも往路と復路とで気液混合流の流れの向きを変えることにより、流れの向きを変える部位で乱流が生じて気液接触が激しくなり、気液撹拌がより促進されることとなり、小型でコンパクトな溶解タンクの構造でありながら、気液撹拌能力をより一層高めることができるものである。
【００４６】
また請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の溶解タンクをポンプの吐出経路に配置し、溶解タンクの吸入側に水槽から吸い込んだ還流水と空気吸込口から吸い込んだ空気とを加圧混合する手段を設け、溶解タンクの吐出側に溶解タンクの水出口から吐出する微細気泡水を減圧して水槽に還流させるための圧力開放部を設けたので、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の効果に加えて、溶解タンクをポンプの吐出経路に配置することで、ポンプのキャビテーション防止及びエア噛みによる故障防止を図ることができ、高耐久性を図ることができると共に、低騒音化を図ることができる。例えばエアロックに弱い遠心ポンプを微細気泡バスシステムに利用可能になると共に、安価に普及している遠心ポンプを利用できるので、システムを安価に供給することができる。また圧力開放部によって微細気泡が発生し、微細気泡水を水槽に循環供給できるようになるので、より低圧で騒音の低い装置を実現でき、浴槽設置の気泡バスヘの展開も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の一例の気液混合流の流れを説明する断面図である。
【図２】（ａ）は同上の溶解タンクの側面断面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図３】同上の開口部の他例の断面図である。
【図４】同上の開口部の更に他例の断面図である。
【図５】同上の溶解タンクを気泡発生バスに用いた場合の概略図である。
【図６】同上の溶解タンクを用いた微細気泡バスシステムの構成図である。
【図７】本発明の他の実施形態を示し、（ａ）は溶解タンクの側面断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】（ａ）は同上の縦仕切板の正面図、（ｂ）は間仕切板の正面図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態を示し、（ａ）は縦中仕切板の配置状態を説明する正面断面図、（ｂ）は横仕切板と縦中仕切板の分解斜視図である。
【図１０】同上の縦仕切板の正面図である。
【図１１】従来の溶解タンクの説明図である。
【図１２】従来の気液混合流の流れを説明する断面図である。
【符号の説明】
１ 溶解タンク
２ 最上段の水平流路
３ 下側の水平流路
４ 最下段の水平流路
４ａ 上層部分
５ 気液混合流
６，７ 開口部
６ａ 小孔
８ 横仕切板
９ 縦仕切板
１０ 水平リブ
１１ 入口
１２ 水出口
２０ ポンプ
２１ 垂下リブ
２２ 筒体
２３ 縦中仕切板
２４ 往路
２５ 復路
５０ 空気吸込口
６０ 連通孔
Ａ 手前
Ｄ１ 上端口径
Ｄ２ 下端口径
Ｈ 軸方向

Claims (7)

1. 空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が上下複数の水平流路に仕切られ、上側の水平流路の上流側に気液混合流の入口、下側の水平流路の下流側に水出口をそれぞれ設け、上側の水平流路の下流端に縦仕切板を設けると共に縦仕切板の手前に向かって水平リブを突設し、該水平リブの手前に縦仕切板からはね返った気液混合流を下側の水平流路内に落し込むための開口部を設けてなることを特徴とする溶解タンクの構造。
2. 上記開口部は、下端口径が上端口径よりも小さくなるように傾斜していることを特徴とする請求項１記載の溶解タンクの構造。
3. 上記開口部は、多数の小孔で構成されていることを特徴とする請求項１記載の溶解タンクの構造。
4. 空気を水に加圧溶解するためのタンク内流路が横仕切板によって上下複数の水平流路に仕切られ、最上段の水平流路の上流側に気液混合流の入口、最下段の水平流路の下流側に水出口をそれぞれ設けると共に、各横仕切板には気液混合流を下段へ落し込むための開口部を設け、最下段の水平流路の下流端に該最下段の水平流路の上層部分に空気溜まりを形成するための垂下リブを垂設してなることを特徴とする溶解タンクの構造。
5. 溶解タンクの外殻が軸方向を横に向けて設置される筒体により構成され、筒体の内部に複数の横仕切板を設置して上下複数の水平流路が構成されていることを特徴とする請求項４記載の溶解タンクの構造。
6. 最上段の水平流路よりも下側の水平流路に、この水平流路を左右２つの往路と復路とに仕切るための縦中仕切板を設け、縦中仕切板に往路と復路とを連通させるための連通孔を設けると共に、最上段の水平流路から流下する気液混合流の流れの向きが往路と復路とで逆向きとなるように縦中仕切板の連通孔と横仕切板の開口部とを水平流路の長手方向に互い違いに配置したことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の溶解タンクの構造。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の溶解タンクをポンプの吐出経路に配置し、溶解タンクの吸入側に水槽から吸い込んだ還流水と空気吸込口から吸い込んだ空気とを加圧混合する手段を設け、溶解タンクの吐出側に溶解タンクの水出口から吐出する微細気泡水を減圧して水槽に還流させるための圧力開放部を設けたことを特徴とする溶解タンクを備えた微細気泡発生装置。

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