JP2005028305A - 気液混合物生成装置、汚水浄化装置及び燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細気泡の混入量の増大が容易に行えるうえ、容易に製造できる気液混合物生成装置の提供。
【解決手段】入口11側の流路21A よりも小さく絞られたジェット噴出孔３を通ってキャビテーション発生室２に液体を流入させ、入口11側よりも速い速度でキャビテーション発生室２内を液体が流動するようにする。これにより、キャビテーション発生室２の内部で静圧が低くなった液体がキャビテーションを発生し、微細気泡を多量に生じるようにする。ここで、微細気泡の発生量は、液体の流量や流速を増すことにより、容易に増大できる。また、微細気泡の発生に微細な気体流入口が不要となるので、微細加工も不要となり、製造が容易になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、気体が混合された液体を効率よく生成するための気液混合物生成装置、並びに、この気液混合物生成装置を利用した汚水浄化装置及び燃料噴射装置に関する。

従来から、河川の汚水の浄化処理を行う等のために、汚水等の浄化処理すべき液体に微細な気泡を混入させる気液混合物生成装置が利用されている。

このような気液混合物生成装置は、ベンチュリ効果を利用したものが多く、例えば、図６に示すように、液体流路の一部に流路の断面積を小さくした絞り部90が中央部に設けられたベンチュリ管91を備えている。

そして、絞り部90から下流側には、下流側向かって次第に拡径された広がり部92と、絞り部90の近傍に開口された気体流入口93とが設けられている。ここで、気体流入口93に任意の気体を送り込めば、ベンチュリ効果により、内部を流れる液体に前述の気体が注入され、微細な気泡が混入された液体を生成することができる（特許文献１参照）。
特公平６−９３９９１号公報（図２）

しかしながら、ベンチュリ効果を利用した気液混合物生成装置では、微細な気泡を得るために、気体流入口93の内径を小さくする必要があり、ベンチュリ管91の側壁に気体流入口93を開けるにあたり、微細加工を行うことになるので、気液混合物生成装置の製造が面倒となるという問題がある。

また、微細な気泡を得る必要があることから、気体流入口93の内径を小さく抑える必要があるので、気体の液体への混入量に限界があり、微細気泡の混入量をさらに増大することが難しいという問題もある。

本発明の目的は、微細気泡の混入量の増大が容易に行えるうえ、容易に製造できる気液混合物生成装置を提供することを目的とする。

以下に説明する各発明は、上記した目的を達成するためになされたものであり、図面に示した発明の実施の形態を用いて、以下に説明する。

なお、以下の各構成要件には、説明の便宜上、実施の形態において用いた符号を付すが、これにより、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

請求項１記載の発明は、次の点を特徴とする。

すなわち、請求項１記載の発明は、入口(11)から導入された液体の中に無数の微小気泡を発生させることにより気液混合物を生成し、生成した気液混合物を出口(12)から放出する気液混合物生成装置(１)であって、前記入口(11)側及び前記出口(12)側の間に設けられたキャビテーション発生室(２)と、前記入口(11)及び前記キャビテーション発生室(２)を相互に連通するとともに、前記キャビテーション発生室(２)の内部でキャビテーションが生じるように、その内径(D1)が前記入口(11)側の流路(21A) よりも小さく絞られて、前記液体を前記キャビテーション発生室(２)の内部へ勢いよく吹き出すジェット噴出孔(３)と、前記ジェット噴出孔(３)よりも大きい内径(D3)を有するとともに、前記キャビテーション発生室(２)及び前記出口(12)を相互に連通する排出孔(４)とを備え、前記ジェット噴出孔(３)及び前記排出孔(４)が前記キャビテーション発生室(２)を挟んで当該キャビテーション発生室(２)の内側面(3A,41B)に互いに対向して設けられていることを特徴とする。

このような本発明によれば、入口(11)側の流路(21A) を流れてきた液体は、当該流路(21A) よりも小さく絞られたジェット噴出孔(３)を通ってキャビテーション発生室(２)に流れ込む際に加速され、入口(11)側の流路(21A) よりも速い速度でキャビテーション発生室(２)を流動するので、キャビテーション発生室(２)の内部では静圧が低くなって、キャビテーションが発生し、内部に溶け込んでいた空気又は当該液体の蒸気等からなる微細な気泡、いわゆるマイクロバブルが生じる。

このようなキャビテーションにより微細な気泡を発生させるので、液体が流れる流路の側壁に微細な気体流入口等を開ける必要がなく、微細加工が不要となり、気液混合物生成装置(１)の製造が容易に行える。

ここで、キャビテーションにより発生する微細な気泡は、液体の流量や流速を加減することにより、容易に調節することができるので、微細気泡の混入量を従来に比べてさらに増大することが容易に行える。

また、キャビテーション発生室(２)の内法(L1)を充分大きく設定して、当該キャビテーション発生室(２)の内周面とジェット噴出孔(３)との距離を確保するとともに、排出孔(４)の内径(D3)をジェット噴出孔(３)よりも充分大きくすれば、キャビテーションにより発生した微細気泡がキャビテーション発生室(２)の内周面や、排出孔(４)よりも出口(12)側に設けられた流路の内面に衝突しなくなり、キャビテーション・エロージョンによる損傷が抑制される。

しかも、排出孔(４)の内径(D3)をジェット噴出孔(３)よりも充分大きくすれば、キャビテーションにより発生した微細気泡が排出孔(４)周囲の側壁に衝突して潰れることがなくなるので、無駄な微細気泡の割合を著しく低減でき、汚水等の浄化を効率よく行えるようになる。

請求項２記載の発明は、前述した請求項１記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。

すなわち、請求項２記載の発明は、前記入口(11)側の流路(21A) と前記キャビテーション発生室(２)とを仕切るとともに前記ジェット噴出孔(３)が開口されている側壁(30)は、前記入口(11)側の流路(21A) 及び前記キャビテーション発生室(２)のいずれか一方に臨む側面に、すり鉢状に凹んだ凹部(31)が形成され、この凹部(31)の底に前記ジェット噴出孔(３)が開口されていることを特徴とする。

このような本発明によれば、すり鉢状に凹んだ凹部(31)を側壁(30)の入口(11)側の側面(3B)に設けることにより、ジェット噴出孔(３)よりも上流側における流路の断面積が連続的且つ緩やかに変化するものとなり、液体の流れに乱れが生じにくくなる。これにより、ジェット噴出孔(３)の径を小さくしても、入口(11)から出口(12)までの全体的な流路抵抗の増大が抑制されるようになり、ジェット噴出孔(３)に流入する液体の流速が充分確保されるようになり、キャビテーション発生室(２)において微細気泡を確実に発生させることができるようになる。

あるいは、すり鉢状に凹んだ凹部(31)を側壁(30)の出口(12)側の側面(3A)に設け、且つ、側壁(35)の厚さ寸法を小さくすることにより、ジェット噴出孔(３)を形成しても、入口(11)から出口(12)までの全体的な流路抵抗の増大を抑制できるうえ、ジェット噴出孔(３)の周囲を囲む側壁(35)の端縁を鋭く尖ったエッジにすることができる。そして、ジェット噴出孔(３)を液体が通過する際に、鋭く尖った側壁(35)のエッジにより、キャビテーションの発生が促進され、これにより、キャビテーション発生室(２)において微細気泡を確実に発生させることができるようになる。

請求項３記載の発明は、前述した請求項２記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。

すなわち、請求項３記載の発明は、前記側壁(35)として、前記キャビテーション発生室(２)に臨む側面(3A)が前記凹部(31)とされたものを採用し、その反対側の側面(3B)が前記液体の流れる方向と直交するように切り立っていることを特徴とする。

このような本発明によれば、前述したように、ジェット噴出孔(３)の周囲を囲む側壁(35)の端縁を鋭く尖ったエッジにすることができるので、ジェット噴出孔(３)を液体が通過する際に、鋭く尖った側壁(35)のエッジにより、キャビテーションの発生が促進され、キャビテーション発生室(２)において微細気泡を確実に発生させることができるようになる。

請求項４記載の発明は、前述した請求項２又は３記載の発明において、次の特徴点を備えているものである。

すなわち、請求項４記載の発明は、前記入口側及び前記出口側を連通する筒状に形成された筒状部材と、この筒状部材の内部に設けられる側壁部材と、前記筒状部材の前記出口側の端縁に接続される筒状の出口部材とを備え、前記筒状部材の内部空間を仕切るように前記側壁部材を配置することで前記側壁が形成され、前記出口部材の前記入口側の開口は、前記排出孔とされ、前記キャビテーション発生室は、前記側壁部材及び前記出口部材の間に形成されていることを特徴とするものである。

このような本発明によれば、筒状部材(20)、側壁部材(30)及び出口部材(40)として、簡単な形状のものが採用できるので、容易に製作が行えるようになるうえ、気液混合物生成装置(１)の部品である筒状部材(20)、側壁部材(30)及び出口部材(40)を相互に組み合わせて、気液混合物生成装置(１)を組み立てるにあたり、筒状部材(20)、側壁部材(30)及び出口部材(40)が簡単な形状であるので、組立作業が容易に行え、この点からも、気液混合物生成装置(１)の製造が容易に行えるようになる。

請求項５記載の発明は、前述した請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気液混合物生成装置を利用した汚水浄化装置である。

すなわち、請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気液混合物生成装置(１)を備え、この気液混合物生成装置(１)の内部に、前記液体として汚水を浄化するための液体及び汚水の少なくとも一方を流通させることを特徴とする。

このような本発明によれば、小さく絞ったジェット噴出孔(３)からキャビテーション発生室(２)の内部に液体が勢いよく流れ込むようにすることで、キャビテーション発生室(２)の内部においてキャビテーションを発生させ、これにより、発生から消滅までの持続時間が長く、且つ、酸化力の強いマイクロバブルが液体の内部に多量に生じるようにしたので、汚水の効率よい浄化が可能となる。

請求項６記載の発明は、前述した請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気液混合物生成装置(１)を利用した燃料噴射装置である。

すなわち、請求項６記載の発明は、内燃機関の燃焼シリンダに直接燃料を噴射するための燃料噴射装置であって、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気液混合物生成装置(１)を備え、前記気液混合物生成装置の内部に液体燃料を流通させるように構成されていることを特徴とする。

このような本発明によれば、小さく絞ったジェット噴出孔(３)からキャビテーション発生室(２)の内部に液体が勢いよく流れ込むようにすることで、キャビテーション発生室(２)の内部においてキャビテーションを発生させ、これにより、液体燃料の内部に当該液体燃料の蒸気からなるマイクロバブルが多量に生じるようにしたので、内燃機関の燃焼シリンダ内における燃料への着火が容易となり、希薄燃焼が容易に行え、内燃機関の効率を向上できるようになる。

本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

（請求項１の効果）
請求項１記載の発明によれば、次のような効果を奏する。

すなわち、請求項１記載の発明によれば、内径が入口側の流路よりも小さく絞られたジェット噴出孔を設け、ジェット噴出孔を通ってキャビテーション発生室に流れ込む際に液体が加速されるようにしたので、入口側の流路よりも速い速度でキャビテーション発生室を流動するようになり、キャビテーション発生室の内部では、その静圧が低くなって、キャビテーションが発生し、内部に溶け込んでいた空気又は当該液体の蒸気等からなる微細な気泡、いわゆるマイクロバブルを効率よく発生させることができる。

このようなキャビテーションにより微細な気泡を発生させるので、液体が流れる流路の側壁に微細な気体流入口等を開ける必要がなく、微細加工が不要となり、気液混合物生成装置の製造を容易に行うことができる。

ここで、キャビテーションにより発生する微細な気泡は、液体の流量や流速を加減することにより、容易に調節することができるので、微細気泡の混入量を従来に比べてさらに増大することも容易に行うことができる。

また、キャビテーション発生室の内法を充分大きく設定して、当該キャビテーション発生室の内周面とジェット噴出孔との距離を確保するとともに、排出孔の内径をジェット噴出孔よりも充分大きくすれば、キャビテーションにより発生した微細気泡がキャビテーション発生室の内周面や、排出孔よりも出口側に設けられた流路の内面に衝突しなくなり、キャビテーション・エロージョンによる損傷を抑制することができる。

しかも、排出孔の内径をジェット噴出孔よりも充分大きくすれば、キャビテーションにより発生した微細気泡が排出孔周囲の側壁に衝突して潰れることがなくなるので、無駄な微細気泡の割合を著しく低減でき、汚水等の浄化を効率よく行うことができる。

（請求項２の効果）
請求項２記載の発明によれば、上記した請求項１記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。

すなわち、請求項２記載の発明によれば、すり鉢状に凹んだ凹部を側壁の入口側の側面に設けることにより、ジェット噴出孔よりも上流側における流路の断面積が連続的且つ緩やかに変化するものとなり、液体の流れに乱れが生じにくくなる。これにより、ジェット噴出孔の径を小さくしても、入口から出口までの全体的な流路抵抗の増大が抑制されるようになり、ジェット噴出孔に流入する液体の流速が充分確保されるようになり、キャビテーション発生室において微細気泡を確実に発生させることができる。

あるいは、すり鉢状に凹んだ凹部を側壁の出口側の側面に設け、且つ、側壁の厚さ寸法を小さくすることにより、ジェット噴出孔を形成しても、入口から出口までの全体的な流路抵抗の増大を抑制できるうえ、ジェット噴出孔の周囲を囲む側壁の端縁を鋭く尖ったエッジにすることができる。そして、ジェット噴出孔を液体が通過する際に、鋭く尖った側壁のエッジにより、キャビテーションの発生が促進され、キャビテーション発生室において微細気泡を確実に発生させることができる。

（請求項３の効果）
請求項３記載の発明によれば、上記した請求項２記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。

すなわち、請求項３記載の発明によれば、ジェット噴出孔の周囲を囲む側壁の端縁を鋭く尖ったエッジにすることができるので、ジェット噴出孔を液体が通過する際に、鋭く尖った側壁のエッジにより、キャビテーションの発生が促進され、キャビテーション発生室で微細気泡を確実に発生させることができる。

（請求項４の効果）
請求項４記載の発明によれば、上記した請求項２又は３記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。

すなわち、請求項４記載の発明によれば、筒状部材、側壁部材及び出口部材として、簡単な形状のものが採用できるので、容易に製作が行えるようになるうえ、気液混合物生成装置の部品である筒状部材、側壁部材及び出口部材を相互に組み合わせて、気液混合物生成装置を組み立てるにあたり、筒状部材、側壁部材及び出口部材が簡単な形状であるので、組立作業が容易に行え、この点からも、気液混合物生成装置の製造を容易に行うことができる。

（請求項５の効果）
請求項５記載の発明によれば、上記した請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。

すなわち、請求項５記載の発明によれば、小さく絞ったジェット噴出孔からキャビテーション発生室の内部に液体が勢いよく流れ込むようになり、キャビテーション発生室の内部でキャビテーションが発生し、発生から消滅までの持続時間が長く、且つ、酸化力の強いマイクロバブルが液体の内部に多量に生じるようになるので、汚水を効率よく浄化することができる。

（請求項６の効果）
請求項６記載の発明によれば、上記した請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発明の効果に加え、次のような効果を奏する。

すなわち、請求項６記載の発明によれば、小さく絞ったジェット噴出孔からキャビテーション発生室の内部に液体が勢いよく流れ込むようになり、キャビテーション発生室の内部でキャビテーションが発生し、液体燃料の内部に当該液体燃料の蒸気からなるマイクロバブルが多量に生じるようになるので、内燃機関の燃焼シリンダ内における燃料への着火が容易となり、希薄燃焼が容易に行え、内燃機関の効率を向上することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、図面に基づいて説明する。ここで、図１は、本実施形態の全体を示す断面図、図２は、本実施形態作用を説明するための拡大断面図である。

本実施形態に係る気液混合物生成装置１は、内部に流通させる液体中に、強い酸化力を有する微細気泡を大量に発生させるとともに混合させるものであり、河川等における汚水を浄化する汚水浄化装置の一部を構成している。なお、気液混合物生成装置１の内部に流通させる液体は、主に水からなるものである。

そして、気液混合物生成装置１は、図１に示すように、図中左右方向に内部を貫通する流路が形成されたパイプ状の本体10を有するものである。そして、本体10の図中左端は、液体を圧送するポンプの吐出口等が接続される入口11であり、図中右端が浄化された汚水が排出される出口12である。

本体10には、入口11側及び出口12側を連通する筒状に形成された筒状部材20と、この筒状部材20の内部に設けられる側壁部材30と、筒状部材20の出口12側の端縁に接続される筒状の出口部材40とが設けられている。

筒状部材20は、ストレートに延びる円筒状の内周面21を有するものである。この筒状部材20の内周面21は、入口11の近傍に設けられた部分が、入口11側において液体の流通する流路21A となっている。

筒状部材20には、長手方向の中央部分に設けられるとともに、スパナやレンチ等の工具を係合させるためのレンチ係合部22と、このレンチ係合部22の両側に一体に設けられるとともに、端部へ向かって次第に縮径されたテーパー状の雄ネジ部23A，23Bとが設けられている。

レンチ係合部22は、外周部分に六つの平面を有する六角ナット状に形成され、これらの平面によりスパナやレンチ等の工具との係合が確実に行えるようになっている。また、レンチ係合部22の六つの平面のうち、互いに対向する一組の平面には、雌ねじ孔24が設けられている。これらの雌ねじ孔24の各々には、イモネジ25が螺合されている。なお、イモネジ25の端面には、ヘキサゴンレンチ等と係合する図示しない六角穴が設けられている。

側壁部材30は、筒状部材20の内周面21に応じた形状及び外径を有したものである。換言すると、側壁部材30の外周面は、筒状部材20の内周面21にフィットするものとなっている。

これにより、側壁部材30は、筒状部材20の内部空間を仕切るように配置された円筒状部材であり、後述するキャビテーション発生室２と入口11側の流路21A とを仕切る側壁を形成している。

また、側壁部材30は、その中心軸に沿って延びるとともに当該側壁部材30全体を貫通するジェット噴出孔３を有している。このジェット噴出孔３は、その内径D1が流路21A の内径D2よりも小さく絞られている。

そして、側壁部材30の入口11側の端面、換言すると、キャビテーション発生室２と入口11側の流路21A とを仕切る側壁の入口11側を臨んだ側面には、すり鉢状に凹んだ凹部31が形成され、この凹部31の底にジェット噴出孔３の入口11側の端部が開口されている。

なお、側壁部材30の入口11の反対側の端面（側面3A）は、筒状部材20の内部を流通する液体の流通方向と直交するように切り立った平面となっている。

側壁部材30の周面には、その周面を一周する大小二種類の溝32，33が設けられている。

このうち、大きい方の溝32は、側壁部材30の長手方向における略中央部に設けられている。この溝32の底面には、筒状部材20の雌ねじ孔24に螺合しているイモネジ25の先端が当接し、これにより、筒状部材20の内部における入口11側の端縁近傍位置に側壁部材30が係止されるようになっている。

一方、小さい方の溝33は、溝32よりも幅が小さく浅い溝であり、側壁部材30の両方の端部近傍にそれぞれ設けられている。これらの溝33の各々には、入口11側と出口12側との密閉性を確保するためのＯリング34が係止されている。

出口部材40は、その中心軸に沿って延びるとともに当該出口部材40全体を貫通する排出孔４を有するものとなっている。排出孔４は、入口11側の端部4Aの内径よりも出口12側の端部4Bの内径が拡大されたものであり、中間部4Cが出口12へ向かって次第に内径が拡大していくテーパー状に形成されている。

ここで、排出孔４の端部4Aの内径D3は、ジェット噴出孔３の内径D2よりも大きくなっている。

出口部材40の入口11側の端部には、その内部に筒状部材20の端部を収納する蓋部41が形成されている。蓋部41は、その内周面に、筒状部材20の雄ネジ部23B と螺合するネジ溝を有する雌ネジ部41A となっている。蓋部41の底面41B には、排出孔４の入口11側の端部が開口されている。

ここにおいて、筒状部材20の雄ネジ部23B と、この雄ネジ部23B に螺合している出口部材40の蓋部41とが形成する内部空間であって、側壁部材30の端面（側面3A）と、出口部材40の底面41B との間に挟まれた空間が、その内部にキャビテーションを発生させるために、入口11側及び出口12側の間に設けられたキャビテーション発生室２となっている。

また、ジェット噴出孔３は、図２にも示すように、入口11及びキャビテーション発生室２を相互に連通するとともに、キャビテーション発生室２内でキャビテーションを生じさせるために、その内径D1が入口11側の流路21A の内径D2よりも小さく絞られたものである。これにより、ジェット噴出孔３の内部を通過した液体Ｗは、キャビテーション発生室２の内部へ勢いよく吹き出し、その内部にキャビテーションＣを発生するようになっている。

さらに、排出孔４は、キャビテーション発生室２及び出口12を相互に連通するものであるとともに、その内径D3が充分大きく確保されて、ジェット噴出孔３の内径D1よりも大きくなっている。

そして、ジェット噴出孔３及び排出孔４は、キャビテーション発生室２を挟んで当該キャビテーション発生室２の内側面、すなわち、端面（側面3A）及び底面41B のそれぞれに互いに対向して設けられている。

ここで、キャビテーション発生室２の内法L1、並びに、端面（側面3A）及び底面41B の面間寸法L2を充分大きく設定し、これにより、ジェット噴出孔３からキャビテーション発生室２の内周面までの距離を充分確保している。

このジェット噴出孔３からキャビテーション発生室２の内周面までの距離の確保と、排出孔４の内径D3の確保とにより、キャビテーションにより発生した微細気泡がキャビテーション発生室２の内周面や、排出孔４よりも出口12側に設けられた流路の内面に衝突しなくなり、キャビテーション・エロージョンによる損傷が抑制されるようになっている。

このような本実施形態では、ジェット噴出孔３の内径D1を入口11側の流路21A の内径D2よりも小さく絞ったので、入口11から本体10の内部に導入された液体は、ジェット噴出孔３からキャビテーション発生室２の内部に勢いよく流れ込み、キャビテーション発生室２でキャビテーションを生じる。

このキャビテーションにより、発生から消滅までの持続時間が長く、且つ、酸化力の強いマイクロバブルが液体の内部に多量に生じ、これらのマイクロバブルにより、浄化用の薬品を利用しなくとも、汚水が効率よく浄化される。

前述のような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。

すなわち、ジェット噴出孔３の内径D1を入口11側の流路21A の内径D2よりも小さく絞り、流路21A からジェット噴出孔３を通ってキャビテーション発生室２に流れ込む液体を加速するようにしたので、当該液体は、入口11側の流路21A よりも速い速度でキャビテーション発生室２を流動し、キャビテーション発生室２の内部における静圧が著しく低下してキャビテーションが発生し、内部に溶け込んでいた空気と液体の蒸気とからなる微細な気泡、いわゆるマイクロバブルを効率よく生成することができる。

このようなキャビテーションによりマイクロバブルを発生させるので、液体が流れる本体10の側壁に微細な気体流入口等を開ける必要がなく、微細加工が不要となることから、気液混合物生成装置１を容易に製造することができる。

そのうえ、キャビテーションにより発生する微細な気泡は、液体の流量や流速を加減することにより、容易に調節することができるので、微細気泡の混入量を従来に比べて容易に且つ大幅に増大することができる。

しかも、キャビテーション発生室２の内法L1、並びに、端面（側面3A）及び底面41B の面間寸法L2を充分大きく設定し、当該キャビテーション発生室２の内周面とジェット噴出孔３との距離を充分確保するとともに、排出孔４の内径D3をジェット噴出孔３の内径D1よりも充分大きくしたので、キャビテーションにより発生した微細気泡がキャビテーション発生室２の内周面や、排出孔４よりも出口12側に設けられた流路の内面に衝突しなくなり、キャビテーション・エロージョンによる損傷を抑制することができる。

また、排出孔４の内径D3をジェット噴出孔３の内径D1よりも充分大きくし、キャビテーションにより発生した微細気泡が排出孔４周囲の側壁に衝突して潰れないようにしたので、汚水の浄化に利用されない無駄な微細気泡の割合を著しく低減でき、汚水を効率よく浄化することができるうえ、浄化用の薬品を利用しなくとも、汚水を効率よく浄化することができる。

さらに、すり鉢状に凹んだ凹部31を側壁部材30の入口11側の側面（端面）に設けることにより、ジェット噴出孔３よりも上流側における流路の断面積が連続的且つ緩やかに変化するものとなり、液体の流れに乱れが生じにくくなる。これにより、ジェット噴出孔３の径を小さくしても、入口11から出口12までの全体的な流路抵抗の増大が抑制されるようになり、ジェット噴出孔３に流入する液体の流速が充分確保され、キャビテーション発生室２において微細気泡を確実に発生させることができる。

また、気液混合物生成装置１の部品として、簡単な形状の筒状部材20、側壁部材30及び出口部材40を採用したので、これらの部品の製作が容易となるうえ、その組立作業も容易に行えるようになり、この点からも、気液混合物生成装置１を容易に製造することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲における変形及び改良などをも含むものである。

例えば、ジェット噴出孔としては、細長い流路を備えたものに限らず、図３及び図４に示すように、長い流路を備えていないジェット噴出孔５，６を採用してもよい。

ここで、ジェット噴出孔５は、図３の如く、筒状部材20に一体成形された側壁35に設けられているものである。そして、側壁35の側面3A, 3Bのうち、キャビテーション発生室２に臨む側面3Aに凹部31A が設けられ、この凹部31A の底にジェット噴出孔５が開口している。一方、側面3Aの反対側となる側面3Bは、液体の流れる方向と直交するように切り立っている。

このようなジェット噴出孔５を設ければ、ジェット噴出孔５の周囲を囲む側壁35の端縁が鋭く尖ったエッジとなるので、ジェット噴出孔５を液体が通過する際に、鋭く尖った側壁35のエッジにより、キャビテーションの発生が促進され、キャビテーション発生室２において微細気泡を確実に発生させることができる。

また、ジェット噴出孔６は、図４の如く、ジェット噴出孔５と同様に、筒状部材20に一体成形された側壁35に設けられているものである。そして、側壁35の側面3A, 3Bのうち、入口11側に臨む側面3Bに凹部31B が設けられ、この凹部31B の底にジェット噴出孔６が開口している。一方、側面3Bの反対側となる側面3Aは、液体の流れる方向と直交するように切り立っている。

このようなジェット噴出孔６を設けることによっても、ジェット噴出孔５の周囲を囲む側壁35の端縁が鋭く尖ったエッジとなるので、ジェット噴出孔６を液体が通過する際に、鋭く尖った側壁35のエッジにより、キャビテーションの発生が促進され、キャビテーション発生室２において微細気泡を確実に発生させることができる。

なお、ジェット噴出孔５，６の周囲を囲む側壁35の端縁を、鋭く尖ったエッジにすると、液体の流通により摩耗しやすいものとなるが、当該エッジが摩耗してしまった場合には、筒状部材20を新しいものに交換すれば、気液混合物生成装置の性能を所期の性能に容易且つ迅速に復帰させることができる。

さらに、気液混合物生成装置の本体としては、ジェット噴出孔及び排出孔を一組のみ備えたものに限らず、図５に示すように、複数組のジェット噴出孔３及び排出孔４を備えた本体10A でもよい。このような本体10A を採用すれば、ジェット噴出孔３及び排出孔４を一組のみ備えた本体10よりも、更に一層多くの微細気泡を液体に混入させることができる。

また、汚水浄化装置の一部を構成する気液混合物生成装置としては、主に水からなる液体を内部に流通させるものに限らず、河川等と気液混合物生成装置との間で汚水を循環させるとともに、河川等の汚水を内部に流通させ、汚水に微細気泡を混合させることにより、当該河川等の汚水の浄化を行うものでもよい。

本発明に係る気液混合物生成装置の用途としては、汚水を浄化する汚水浄化装置に限らず、内燃機関の燃焼シリンダ等に直接燃料を噴射するための燃料噴射装置に利用してもよい。すなわち、燃料噴射ノズルと燃料ポンプとの間に、本発明に係る気液混合物生成装置を介装し、気液混合物生成装置の内部に液体燃料を流通させ、キャビテーション発生室において、液体燃料の内部に多数の微細気泡ヲ発生させるようにしてもよい。

このようにすれば、液体燃料の内部に当該液体燃料の蒸気からなるマイクロバブルが多量に生じ、内燃機関の燃焼シリンダ内における燃料への着火が容易となるので、希薄燃焼が容易に行え、内燃機関の効率を向上することができる。

また、本発明の気液混合物生成装置は、当該気液混合物生成装置が発生する微細気泡の強い酸化力により、消毒用アルコール等の消毒液を噴霧する噴霧機に応用すれば、その消毒作用を強め、洗濯機に応用すれば、洗濯機の洗濯水に漂白効果を付加し、水洗便器に適用すれば、水洗便器の洗浄水の洗浄効果を強化する等の効果を得ることができ、様々な用途に適用できる。

本発明に係る一実施形態の全体を示す断面図である。 前記実施形態の要部を示す拡大断面図である。 本発明の変形例を示す断面図である。 本発明の異なる変形例を示す断面図である。 本発明のさらに異なる変形例を示す断面図である。 従来例を示す断面図である。

符号の説明

１ 気液混合物生成装置 ２ キャビテーション発生室
３、５，６ ジェット噴出孔 3A, 3B 側面
４ 排出孔 4A, 4B 端部
4C 中間部 10,10A 本体
11 入口 12 出口
20 筒状部材 21 内周面
21A 流路 22 レンチ係合部
23A, 23B 雄ネジ部 24 孔
25 イモネジ 30 側壁部材
31,31A,31B 凹部 32, 33 溝
34 リング 3A 端面
40 出口部材 41 蓋部
41A 雌ネジ部 41B 底面

Claims (6)

1. 入口から導入された液体の中に無数の微小気泡を発生させることにより気液混合物を生成し、生成した気液混合物を出口から放出する気液混合物生成装置であって、
   前記入口側及び前記出口側の間に設けられたキャビテーション発生室と、
   前記入口及び前記キャビテーション発生室を相互に連通するとともに、前記キャビテーション発生室の内部でキャビテーションが生じるように、その内径が前記入口側の流路よりも小さく絞られて、前記液体を前記キャビテーション発生室の内部へ勢いよく吹き出すジェット噴出孔と、
   前記ジェット噴出孔よりも大きい内径を有するとともに、前記キャビテーション発生室及び前記出口を相互に連通する排出孔とを備え、
   前記ジェット噴出孔及び前記排出孔が前記キャビテーション発生室を挟んで当該キャビテーション発生室の内側面に互いに対向して設けられていることを特徴とする気液混合物生成装置。
2. 前記入口側の流路と前記キャビテーション発生室とを仕切るとともに前記ジェット噴出孔が開口されている側壁は、前記入口側の流路及び前記キャビテーション発生室のいずれか一方に臨む側面に、すり鉢状に凹んだ凹部31が形成され、この凹部の底に前記ジェット噴出孔が開口されていることを特徴とする請求項１記載の気液混合物生成装置。
3. 前記側壁は、前記キャビテーション発生室に臨む側面が前記凹部とされ、その反対側の側面が前記液体の流れる方向と直交するように切り立っていることを特徴とする請求項２記載の気液混合物生成装置。
4. 前記入口側及び前記出口側を連通する筒状に形成された筒状部材と、この筒状部材の内部に設けられる側壁部材と、前記筒状部材の前記出口側の端縁に接続される筒状の出口部材とを備え、前記筒状部材の内部空間を仕切るように前記側壁部材を配置することで前記側壁が形成され、前記出口部材の前記入口側の開口は、前記排出孔とされ、前記キャビテーション発生室は、前記側壁部材及び前記出口部材の間に形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の気液混合物生成装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気液混合物生成装置を備え、この気液混合物生成装置の内部に、前記液体として汚水を浄化するための液体及び汚水の少なくとも一方を流通させることを特徴とする汚水浄化装置
6. 内燃機関の燃焼シリンダに直接燃料を噴射するための燃料噴射装置であって、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気液混合物生成装置を備え、前記気液混合物生成装置の内部に液体燃料を流通させるように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
   

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