JP2005169269A - 気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細なオリフィスや網にゴミが溜まらず、かつ長期間に渡って安定した微細気泡を多量発生するという性能を確保できる気泡発生装置を提供すること。
【解決手段】流入口２３と気液噴出孔２５とを設けた中空部２１を有する器体２２を複数備え、複数の器体２２の流入口２３を並列に接続する加圧液導入管２４を設けて気体が加圧溶解した液体を複数の流入口２３に導入し、複数の器体２２内で旋回流とし気液噴出孔２５より噴出させることで減圧し、気泡を発生できるようにしたことで、器体２２内の旋回流中心部に気体軸２８が形成され、旋回流が気液噴出孔より噴出する際に気体軸２８が剪断されて微細気泡となり、噴出した液体は噴出抵抗により減圧されて前述の微細気泡を核として溶解気体を分離し、多量の微細気泡を発生させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、気泡発生装置に関するものである。

従来、この種の気泡発生装置としては、例えば、気体を加圧溶解した液体を減圧して微細気泡を発生させるために、減圧板と網が設けられた微細気泡発生ノズルを用いているものがあった（特許文献１参照）。

図９は特許文献１に記載された従来の気泡発生装置を示すものである。図９において、微細気泡発生ノズル１の内部には孔２が設けられた減圧板３とその下流に網４が設けられている。そして空気を吸引した水を高圧ポンプ（図示せず）等で高圧に加圧し、孔２、減圧板３から網４に水流を衝突させることにより、急激に減圧され水中に溶解されていた空気が分離し微細気泡となる。

また、他の従来の微細気泡発生装置としては、例えば、レリーフバルブが設けられた微細気泡発生ノズルを用いて、液体が通過するときの内部の圧力が所定圧に達したときにレリーフバルブが開き微細気泡が発生するようにしたものがあった（特許文献２参照）。

図１０において、気体を加圧溶解した液体を減圧して微細気泡を発生させるために、微細気泡発生ノズル５の吐出管路６内部の圧力によって開閉する弁体７と、この弁体７を付勢するスプリング８で構成されたレリーフバルブ９が設けられている。そして上記液体が吐出管路６を通過するときの内部の圧力が所定圧に達したときにレリーフバルブ９が開き微細気泡が発生する。
特開昭６３−２８３７７２号公報 特公平３−１４４６４号公報

しかしながら、前記従来の構成（特開昭６３−２８３７７２号公報）では、減圧板３の孔から網に水流が衝突するため、網にゴミが溜まり、微細気泡の発生能力が次第に低下してくるという課題があった。

また、他の従来の構成（特公平３−１４４６４号公報）においては、レリーフバルブ９と吐出管路６の内部における隙間において微細気泡を発生させているが、吐出管路６内を流れる水の流れにより吐出管路６の内部と弁体７との隙間が一定に保たれず安定して微細気泡が発生しないという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ゴミが溜まらずかつ長期間に渡って安定して微細気泡を多量発生するという性能を確保できる気泡発生装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の気泡発生装置は、流入口と気液噴出孔とを設けた中空部を有する器体を複数備え、複数の器体の流入口を並列に接続する加圧液導入管を設けて気体が加圧溶解した液体を複数の流入口に導入し、複数の器体内で旋回流を生じさせ気液噴出孔より噴出させることで減圧し、気泡を発生できるようにしたものである。

これによって、気体を加圧溶解している液体を、流入口から導入して器体内で旋回流を生じさせると、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、旋回中心近傍では導入された加圧液体の一部に減圧が生じて溶解気体が分離するとともに旋回中心部に収束して細紐状の気体軸が形成される。この気体軸を有する器体内の旋回流が気液噴出孔より噴出する際に、気体軸が剪断されて微細気泡となり、噴出した液体は噴出抵抗により減圧され前述の微細気泡を核として溶解気体を分離し、多量の微細気泡を発生させることができる。このとき大流量の混気液体を用いて多量の微細気泡発生を行うと、単一細径の気体軸では微細気泡の発生が十分に増えないが、細紐状の気体軸を生じる器体を複数設けることにより複数の気体軸の剪断が可能となり、複数の気液噴出孔それぞれで溶解気体を分離し微細気泡化ができるので、微細気泡を多量に発生させることができる。

本発明の気泡発生装置は、微細気泡発生部を微細なオリフィス形状や網を用いたものにしないので、確実な微細気泡発生とゴミの付着停滞防止の両立を図ることができる。

第１の発明は流入口と気液噴出孔とを設けた中空部を有する器体を複数備え、複数の前記器体の前記流入口を並列に接続する加圧液導入管を設けて気体が加圧溶解した液体を複数の前記流入口に導入し、複数の前記器体内で旋回流とし前記気液噴出孔より噴出させることで、減圧が生じて気泡を発生できるようにすることにより、気体を加圧溶解している液体を、流入口から導入して器体内で旋回流を生じさせると、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、旋回中心近傍では導入された加圧液体の一部に減圧が生じて溶解気体が分離するとともに、気体と液体の比重差によりこの分離した気体が旋回中心部に収束して細紐状の気体軸が形成される。この気体軸を有する器体内の旋回流が気液噴出孔より噴出する際に、気体軸が剪断されて微細気泡化するとともに、噴出した液体は噴出抵抗により減圧され前述の微細気泡を核として溶解気体を分離し、多量の微細気泡を発生させることができる。このとき、細紐状の気体軸を太くすると剪断による気泡が大径化して微細気泡の発生が困難になるので、気体軸を細くすることが重要となる。

そこで、大流量の混気液体を用いて多量の微細気泡発生を行う場合、単一細径の気体軸では大流量の混気液体を導入しても微細気泡の発生が十分に増えないが、細紐状の気体軸を生じる器体を複数設けると複数の気体軸の剪断が可能となり、複数の気液噴出孔それぞれで溶解気体を分離し微細気泡化ができるので、微細気泡を多量に発生させることができる。このように、多量の微細気泡の発生と、微細気泡発生部を微細なオリフィス形状や網を用いたものにしないのでゴミの付着停滞防止の両立を図ることができる。

第２の発明は、特に 第１の発明の器体の中空部を略回転対称に形成し、流入口は器体の周壁部に接線方向に開口して構成することにより、回転対称の器体中空部に、その周壁部接線方向に開口した流入口から加圧液体を導入することで、器体内に強い旋回流を生じさせることが可能になるので、旋回中心近傍の減圧による気体軸の形成と、核となる微細気泡の発生を促進し、ゴミ付着を起こす微細流路なしに、確実に減圧分離による多量の微細気泡を発生することができる。

第３の発明は、特に 第２の発明の器体の周壁部に接線方向に開口された流入口を、器体の周壁部の円周上に所定の間隔を設けて複数個備えることにより、旋回流の同一円周上に複数の流入口を備えて、同一回転方向に複数の箇所から旋回を促進させるので、強く安定した旋回流を生じさせることができ、旋回中心近傍の液体の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

第４の発明は、特に 第１〜３のいずれか１つの発明の器体を略中空円筒状に形成した構成とすることにより、円筒状器体の内部中空部は、回転対称軸両端部が軸に垂直な略平面の円柱状空間になり、この円柱状空間の円周部から接線方向に液体が流入することで、旋回流を乱す旋回軸方向の流速成分がほとんど無くなり、旋回軸に垂直な旋回の流速成分ばかりにすることができるので、強く安定した旋回流を生じさせることができ、旋回中心近傍の液体の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

第５の発明は、特に 第１〜４のいずれか１つの発明の器体の外部に、気液噴出孔と所定の間隔を有して噴出流が衝突する衝突部を備えることにより、溶解気体を含む液体が気液噴出孔を出て急減圧による微細気泡を発生した後流で、この噴出流が勢いよく衝突部に衝突することにより、さらに多くの微細気泡が発生するので、ゴミの付着防止と微細気泡の多量発生の両立が実現できる。

第６の発明は、特に 第１〜３のいずれか１つの発明の器体内に、器体中空部の周壁部近傍に羽根を有し旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車を設けた構成とすることにより、流入口から導入された液体の流れにより中空部周壁部にある羽根が接線方向に力を受けて羽根車が旋回流とともに回転し、旋回軸方向の流速成分に乱される等の影響を防止して旋回流を安定させることができ、旋回中心近傍の液体の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

第７の発明は、特に 第１〜３のいずれか１つの発明の気液噴出孔を旋回流の旋回軸の両軸端の一方に開口し、器体は気液噴出孔にむかって断面積が縮小する先細り形状とすることにより、液体の旋回流の旋回半径が気液噴出孔に近づくにつれて小さくなり流路も狭くなるので、流速が早くなるとともに流路抵抗が増大して圧力が大きくなり、増速に伴う気体軸の剪断力増大と気液噴出孔前後の圧力差の増大で、微細気泡の発生が促進される。また、器体内の流路抵抗の増大に抗して液体を流通させるために液体の導入圧力を増大させることになり、圧力が大きくなるので溶解する気体量も大きくなり、このことによっても微細気泡の発生量が大きくなり、ゴミの付着防止と確実な微細気泡多量発生の両立が実現できる。

第８の発明は、特に 第１〜３のいずれか１つの発明の気液噴出孔を器体中空部の回転対称軸の両軸端の一方に開口し、器体の流入口を回転対称軸の軸長中心よりも気液噴出孔側に設けた構成とすることにより、流入口から器体対称軸の他端までの距離を十分に設けることになり、流入口から導入された液体が気液噴出孔へすぐに向かわず、他端の方へ旋回流を成長・促進することができるので旋回流が安定し、旋回中心近傍の液体の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

第９の発明は、特に 第１〜８のいずれか１つの発明の複数の気液噴出孔を、噴出流同士の衝突を避けるように任意の２つの気液噴出孔が対向しないように配置した構成とすることにより、溶解気体を含む液体が気液噴出孔を出て急減圧による微細気泡を発生した後流で、微細気泡同士が衝突して合泡することを避け、複数の気液噴出孔のいずれの２つも対向しないよう配置して噴出流を互いに衝突させないので、気泡の合泡を防ぎ多くの微細気泡を確実に発生させることが可能となり、ゴミの付着防止と微細気泡の多量発生の両立が実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。従来例および各実施の形態において、同じ構成、同じ動作をする部分については同一符号を付与し、詳細な説明を省略する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における気泡発生装置の概略回路構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態における気泡発生装置の微細気泡発生部の斜視図、図３は同微細気泡発生部の断面図である。図１〜図３において、水槽１１内には液体としての水Ｗが貯留され、水槽１１の側壁には吸込口１２及び吐出口１３が形成されている。吸込口１２には吸込管路１４を介してポンプ１５が連結されるとともに、このポンプ１５の吸込管路１４側には、気体としての空気を吸い込む空気吸込口１６が連結されている。また、ポンプ１５の下流側には溶解タンク１７が配置され、ポンプ１５と溶解タンク１７との間は接続管路１８によって連通されている。そして、水槽１１の吐出口１３には微細気泡発生部１９が設けられ、溶解タンク１７と微細気泡発生部１９との間は、吐出管路２０により連通されている。

次に、図２および図３において微細気泡発生部１９は、略長楕円球体状に形成された回転対称の中空部２１を有する複数の器体２２と、器体２２それぞれの周囲壁に設けられ回転対称軸に垂直な円形断面の接線方向に開口された流入口２３それぞれを並列に吐出管路２０と連通する加圧液導入管２４とで構成されるとともに、それぞれの中空部２１の回転対称軸の両端部には、それぞれ開口された気液噴出孔２５が設けられ、それぞれの一方の気液噴出孔２５の外側には衝突部である円形状のバッフル板２６がそれぞれ配置されている。このバッフル板２６それぞれは器体２２から伸びた４本の支柱２７によって気液噴出孔２５と所定の間隔を有して取り付けられている。また、複数の器体２２はそれぞれの回転対称軸が平行に同一方向に向くように配置されて、それぞれの気液噴出孔２５が対向しないようになっている。

以上の構成において、その動作、作用について説明する。図１〜３に示す実施の形態の気泡発生装置において、ポンプ１５を運転するとポンプの吸引力が生じて、水槽１１内の水Ｗは吸込口１２から、空気吸込口１６からは空気が、吸込管路１４を介してポンプ１５内に吸い込まれ、ポンプ１５内から接続管路１８を経て溶解タンク１７にかけての高圧部で空気は水Ｗに加圧溶解される。そして、溶解タンク１７内では溶解しきれなかった空気が余剰空気として分離され、溶解空気を含有する水Ｗは混気水となり、吐出管路２０を通って微細気泡発生部１９に搬送される。

吐出管路２０から繋がる加圧液導入管２４を経て複数の流入口２３を通り器体２２それぞれの中空部２１に入った混気水は、内周壁の接線方向から流入するので中空部２１の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回外周部と中心部には圧力差が生じ、旋回速度が大きければ大きいほど外周部と中心部との圧力差は大きくなって、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、旋回中心近傍では導入された混気水の一部に減圧が生じて溶解気体が分離するとともに、旋回中心となる器体２２回転対称軸部に気体と液体の比重差によってこの分離した気体が収束して細紐状の気体軸２８がそれぞれ形成される。

中空部２１内の混気水は、旋回しながら２つの気液噴出孔２５に近づくにつれて断面積が縮小する先細り形状となっているので旋回半径が小さくなり流路も狭くなるので、気液噴出孔２５付近でその旋回速度および圧力は最大となり、外部側の水と気液噴出孔２５の出口で押し合う状態になる。

複数の気体軸２８それぞれに集まった空気は、この外部の水と旋回状態の混気水との境界面や境界域で圧縮、剪断され、微細気泡を含有した流体としてそれぞれの２つの気液噴出孔２５から外部の水中へ噴出される。噴出した流体は噴出抵抗により減圧され前述の微細気泡を核とすることができるので、溶解気体を分離し微細気泡を多量に発生させることができるようになる。

このとき、細紐状の気体軸を太くすると剪断による気泡が大径化して微細気泡の発生が困難になるので、気体軸を細くすることが重要となる。そこで、大流量の混気液体を用いて多量の微細気泡発生を行う場合、単一細径の気体軸では大流量の混気液体を導入しても微細気泡の発生が十分に増えないが、細紐状の気体軸２８を生じる器体２２を複数設けると複数の気体軸２８それぞれの剪断が可能となり、複数の気液噴出孔２５それぞれで溶解気体を分離し微細気泡化ができるので、微細気泡を多量に発生させることができる。このように、多量の微細気泡の発生と、微細気泡発生部を微細なオリフィス形状や網を用いたものにしないのでゴミの付着停滞防止の両立を図ることができる。

また、器体中空部の周壁部接線方向に加圧液体を導入することで、器体内に強い旋回流を生じさせることが可能になるので、旋回中心近傍の減圧による気体軸の形成と、核となる微細気泡の発生を促進し、ゴミ付着を起こす微細流路なしに、確実に減圧分離による多量の微細気泡を発生することができる。

なお、本実施の形態では加圧液導入管２４に並列につながる流入口２３それぞれを、複数の器体２２の周囲壁に接線方向に開口して設けているが、器体２２の回転対称軸方向に速度成分を有するように流入口２３を傾けて開口設置しても、混気水の流入流速が早ければ十分に、回転対称軸上に気体軸が生成されるので、気泡核の発生を促して同様の効果が得られる。

そして、器体２２内の中空部２１形状を気液噴出孔２５にむかって先細り形状にしたことにより、流速が早くなるとともに流路抵抗が増大して圧力が大きくなり、増速に伴う気体軸の剪断力増大と気液噴出孔前後の圧力差の増大で、微細気泡の発生が促進される。また、器体２２内の流路抵抗の増大に抗して液体を流通させるためにポンプ１５の運転圧力を大きくして液体の導入圧力を増大させることになり、圧力が大きくなるので溶解する気体量も大きくなり、このことによっても微細気泡の発生量が大きくなり、ゴミの付着防止と確実な微細気泡多量発生の両立が実現できる。

その上、溶解気体を含む液体が気液噴出孔を出た直後の急減圧による微細気泡を発生した後も、その下流でさらに噴出流が勢いよく衝突部に衝突することにより微細気泡やその核の発生が生じて、より多くの微細気泡が発生することになるので、ゴミの付着防止と微細気泡の多量発生の両立が実現できる。

さらに、複数の気液噴出孔２５は、噴出流同士の衝突を避け平行になるように、任意の２つの気液噴出孔が対向しないように配置されているので、溶解気体を含む液体が気液噴出孔２５を出て急減圧による微細気泡を発生した後流で、微細気泡同士が衝突して合泡が生じることなく多くの微細気泡を確実に発生させることが可能となり、ゴミの付着防止と微細気泡の多量発生の両立が実現できる。

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態における気泡発生装置の微細気泡発生部の斜視図、図５は同微細気泡発生部の断面図である。なお、第１の実施の形態の気泡発生装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図４〜図５において、第１の実施の形態の構成と異なるところは、半球に円柱を接続した形状に形成された中空部２９を有する複数の器体３０において、中空部２９の回転対称軸の半球側の端部には、外側にバッフル板２６が配置された気液噴出孔３１が設けられている点にある。

以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の気泡発生装置においてポンプ１５を運転すると、吸い込まれた空気が水Ｗに加圧溶解されて混気水となり、微細気泡発生部１９に搬送される。加圧液導入管２４を経て流入口２３からそれぞれの器体３０の中空部２９に入った混気水は、内周壁の接線方向から流入するので中空部２９の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回外周部と中心部には圧力差が生じ、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、旋回中心近傍では導入された混気水の一部に減圧が生じて溶解気体が分離するとともに、旋回中心となる器体３０それぞれの回転対称軸部に気体軸２８が形成される。

中空部２９内の混気水は、旋回しながら気液噴出孔３１それぞれに近づくにつれて断面積が縮小する先細り形状となっているので旋回半径が小さくなり流路も狭くなるので、気液噴出孔３１付近でその旋回速度および圧力は最大となり、増速に伴う気体軸２８の剪断力増大と気液噴出孔３１前後の圧力差の増大で、気体軸が剪断された微細気泡が発生するとともに、圧力差で溶解しきれず析出する微細気泡の発生が促進される。

このように、核となる微細気泡の発生を促進し、ゴミ付着を起こす微細流路なしに、確実に減圧分離による多量の微細気泡を発生することができる。また、器体内の流路抵抗の増大に抗して液体を流通させるために液体の導入圧力、すなわちポンプの動作圧力を増大させることになり、溶解液体の圧力が大きくなるので溶解する気体量も大きくなり、このことによっても微細気泡の発生量が大きくなり、ゴミの付着防止と確実な微細気泡多量発生の両立が実現できる。

（実施の形態３）
図６は本発明の第３の実施の形態における気泡発生装置の微細気泡発生部の断面図である。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態の気泡発生装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図６において、第１の実施の形態および第２の実施の形態の構成と異なるところは、円錐台形状に形成された中空部３２を有するように複数の器体３３が構成され、中空部３２のそれぞれの回転対称軸端部の小底円側に気液噴出孔３４が設けられている点にある。

以上の構成とすることにより、器体３３内の中空部３２形状を気液噴出孔３４にむかって先細りの円錐台形状になっているので、実施の形態２と同様の効果が生じることは明らかである。

（実施の形態４）
図７は本発明の第４の実施の形態における気泡発生装置の微細気泡発生部の断面図である。なお、第１〜第３の実施の形態の気泡発生装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図７において、第１〜第３の実施の形態の構成と異なるところは、円柱形状に形成された中空部３５を有するように複数の器体３６が有底有蓋円筒状に構成され、気液噴出孔３７は中空部３５のそれぞれの回転対称軸の両軸端の一方に開口し、それぞれの器体３６への流入口２３を回転対称軸の軸長中心よりも気液噴出孔３７側に設けるとともに、中空部３５の周壁部近傍に径方向の複数の羽根３８を有し、旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車３９を中空部３５内に設けられている点にある。

以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の気泡発生装置においてポンプを運転することにより、空気が加圧溶解された混気水が流入口２３からそれぞれの器体３６の中空部３５に内周壁の接線方向から流入する。この流れは中空部３５の周壁に沿って旋回するとともに、中空部３５の周壁部にある羽根３８を周方向に押すことで羽根車３９が旋回流とともに回転し、安定した旋回流を発生させる。この水流の旋回運動によって旋回外周部と中心部には圧力差が生じ、旋回外周部は高圧に中心部は低圧になるので、旋回中心近傍では導入された混気水の一部に減圧が生じて溶解気体が分離するとともに、旋回中心となる器体３６それぞれの回転対称軸部に気体軸２８が形成される。このとき、中空部３５は回転対称軸両端部が軸に垂直な略平面の円柱状空間になり、この円柱状空間の円周部から接線方向に液体が流入することで、旋回流を乱す旋回軸方向の流速成分がほとんど無くなり、旋回軸に垂直な旋回の流速成分ばかりにすることができるので、強く安定した旋回流を生じさせることができるので、気体軸２８の形成が容易になる。この気体軸２８を有する器体３６内の旋回流が気液噴出孔３７より噴出する際に、気体軸２８が剪断されて微細気泡となり、噴出した混気水は噴出抵抗により減圧され、前述の微細気泡を核として溶解気体を分離し、多量の微細気泡を発生させることができる。このように、微細気泡発生部１９を微細なオリフィス形状や網を用いたものにしないので、確実な微細気泡発生とゴミの付着停滞防止の両立を図ることができる。

また、羽根車３９の作用により旋回軸方向の流速成分に乱されることなく旋回流がより一層安定して生じるので、旋回中心近傍の液体の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

さらに、流入口２３を気液噴出孔３７側に近づけて配置し、流入口２３から器体対称軸の他端までの距離を十分に設けることにより、流入口２３から導入された混気水が気液噴出孔３７へすぐに向かわず、他端の方へ旋回流を成長・促進することができるので旋回流が安定し、旋回中心近傍の混気水の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

なお、本実施の形態では器体３６の周囲壁に接線方向に開口された流入口２３に対して、中空部３５の周壁部近傍に径方向の複数の羽根３８を有し、旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車３９を中空部３５内に設けた構成としたが、加圧液導入管２４からの水流の力を受けて旋回を生じる羽根車であればよく、例えば中空部３５の周壁部近傍では略径方向のひねり羽根を用いた構成や、器体３６周囲壁接線方向から傾けて設けた流入口とひねり羽根との組み合わせでも同様の効果が得られる。

（実施の形態５）
図８は本発明の第５の実施の形態における気泡発生装置の微細気泡発生部の斜視図である。なお、第１〜第４の実施の形態の気泡発生装置と同一構造のものは同一符号を付与し、説明を省略する。図８において、第１〜第４の実施の形態の構成と異なるところは、円柱形状に形成された中空部３５を有するように複数の器体３６が有底有蓋円筒状に構成され、それぞれの器体３６周囲壁円周上の回転対称軸を挟んで対向する位置に接線方向に開口した２つの流入口４０が設けられ、分岐した２本の加圧液導入管４１を通って２つの流入口４０から混気水が中空部３５に送られるようになっているとともに、気液噴出孔３７は中空部３５の回転対称軸の両軸端の一方に開口し、２つの流入口４０は気液噴出孔３７側に近づけて配置され、流入口４０と気液噴出孔３７との距離が回転対称軸軸長の半分よりも短くなっている点にある。

以上の構成で、その動作、作用について説明する。図に示す実施の形態の気泡発生装置においてポンプを運転することにより、空気が加圧溶解された混気水が２つの流入口４０から器体３６それぞれの中空部３５に内周壁の接線方向から流入し、中空部３５の周壁に沿って旋回する。この水流の旋回運動によって旋回外周部と中心部には圧力差が生じ、旋回外周部は高圧になり中心部は低圧になるので、旋回中心近傍では導入された混気水の一部に減圧が生じて溶解気体が分離するとともに、旋回中心となる器体３６それぞれの回転対称軸部に気体軸が形成される。このとき、中空部３５は回転対称軸両端部が軸に垂直な略平面の円柱状空間になり、この円柱状空間の円周部から接線方向に液体が流入することで、旋回流を乱す旋回軸方向の流速成分がほとんど無くなり、旋回軸に垂直な旋回の流速成分ばかりにすることができるので、強く安定した旋回流を生じさせることができるので、気体軸の形成が容易になる。この気体軸を有する器体３６内の旋回流が気液噴出孔３７より噴出する際に、気体軸が剪断されて微細気泡となり、噴出した混気水は噴出抵抗により減圧され、前述の微細気泡を核として溶解気体を分離し、多量の微細気泡を発生させることができる。このように、微細気泡発生部１９を微細なオリフィス形状や網を用いたものにしないので、確実な微細気泡発生とゴミの付着停滞防止の両立を図ることができる。

また、旋回流の同一円周上に２つの流入口４０を備えて、同一回転方向に複数の箇所から旋回を促進させるので、強く安定した旋回流を生じさせることができ、旋回中心近傍の液体の減圧と溶解気体分離による旋回中心の気体軸の形成を確保し、微細気泡の多量発生をより確実に実現することができる。

なお、本実施の形態では器体３６周囲壁円周上の対向する位置に２つの流入口４０を設けた構成としたが、中空部３５周壁の同一円周上に対向しなくとも所定の間隔を置いて２個以上配置した構成としても同様の効果が得られる。

以上のように、本発明にかかる気泡発生装置は、微細気泡発生部を微細なオリフィス形状や網状部材の使用を避けて確実な微細気泡発生とゴミの付着停滞防止の両立を図ることが可能となるので、微細気泡風呂や、湖沼などの汚濁水の水質浄化装置、溶存酸素濃度増加用などの曝気装置、水生生物などの養殖用装置、飲料水や食品の改質装置、健康福祉機器、気液反応装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における気泡発生装置の回路構成図 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発生部の斜視図 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発生部の断面図 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発生部の斜視図 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発生部の断面図 本発明の実施の形態３における気泡発生装置の微細気泡発生部の断面図 本発明の実施の形態４における気泡発生装置の微細気泡発生部の断面図 本発明の実施の形態５における気泡発生装置の微細気泡発生部の斜視図 従来の気泡発生装置の構成図 他の従来の気泡発生装置の構成図

符号の説明

２１ 中空部
２２ 器体
２３ 流入口
２４ 加圧液導入管
２５ 気液噴出孔
２６ バッフル板
２８ 気体軸
２９ 中空部
３０ 器体
３１ 気液噴出孔
３２ 中空部
３３ 器体
３４ 気液噴出孔
３５ 中空部
３６ 器体
３７ 気液噴出孔
３８ 羽根
３９ 羽根車
４０ 流入口
４１ 加圧液導入管

Claims (9)

1. 流入口と気液噴出孔とを設けた中空部を有する器体を複数備え、複数の前記器体の前記流入口を並列に接続する加圧液導入管を設けて気体が加圧溶解した液体を複数の前記流入口に導入し、複数の前記器体内で旋回流とし前記気液噴出孔より噴出させることで、減圧が生じて気泡を発生できる気泡発生装置。
2. 器体の中空部は略回転対称に形成され、流入口は前記器体の周壁部に接線方向に開口されて構成した請求項１記載の気泡発生装置。
3. 器体の周壁部に接線方向に開口された流入口は、前記器体の周壁部の円周上に所定の間隔を設けて複数個備えた請求項２記載の気泡発生装置。
4. 器体は略中空円筒状に形成された請求項１〜３のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
5. 器体の気液噴出孔と所定の間隔を有して前記器体外部に噴出流が衝突する衝突部を備えた請求項１〜４のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
6. 器体中空部の周壁部近傍に羽根を有し、旋回流の旋回軸を回転軸とする羽根車を器体内に設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
7. 気液噴出孔は旋回流の旋回軸の両軸端の一方に開口し、器体は前記気液噴出孔にむかって断面積が縮小する先細り形状とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
8. 気液噴出孔は器体中空部の回転対称軸の両軸端の一方に開口し、前記器体の流入口を前記回転対称軸の軸長中心よりも前記気液噴出孔側に設けた請求項２〜７のいずれか１項に記載の気泡発生装置。
9. 複数の気液噴出孔は、噴出流同士の衝突を避けるように任意の２つの気液噴出孔が対向しないように配置された請求項１〜８のいずれか１項に記載の気泡発生装置。

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