JP2008068185A

JP2008068185A - 気泡を含む液体の生成装置

Info

Publication number: JP2008068185A
Application number: JP2006247866A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kawajiri; 和彦川尻; Kazunori Tsuchino; 和典土野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-09-13
Filing date: 2006-09-13
Publication date: 2008-03-27

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構成により、異物の詰まりを防止しつつ気泡を生成することができ、コストを低減することができる気泡を含む液体の生成装置を得ることを目的とするものである。
【解決手段】流路形成管１は、水等の液体２の流路を形成する。液体２は、液体ポンプ等により流路形成管１に供給される。流路形成管１は、長さ方向の中間部に曲がり部１ａを有する曲がり管である。曲がり部１ａの内周側の管壁には、流路形成管１外の空気を吸入するための微小孔１ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば洗浄等に利用される気泡を含む液体を生成する装置に関するものである。

従来の気泡を含む液体の生成装置では、液体を流通させる管に多数の微小孔が設けられており、これらの微小孔からエアコンプレッサ等により空気を供給することにより液体内に気泡が生成される（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来の気泡を含む液体の生成装置では、ベンチュリ管のように管の中間部の内径を絞ることにより管に喉部が形成されているとともに、喉部に微小孔が形成されている。このような構成では、喉部近傍において液体の流速が大きくなることにより、管内に負圧が発生し、微小孔から空気が吸引され、液体内に気泡が生成される（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１５３７４１号公報（３頁、図１，図２）特開平１１−９０２７５号公報（２頁、図１，図２，図３）

上記のような従来の気泡を含む液体の生成装置においては、液体を流通させるためのポンプの他にエアコンプレッサが必要となり、コストが高くなる。また、管に喉部を設ける構成では、ノズル構造（流路形状）が複雑となり、製作時間が長くなるとともに、コストが高くなる。さらに、喉部に異物が詰まるという問題点もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成により、異物の詰まりを防止しつつ気泡を生成することができ、コストを低減することができる気泡を含む液体の生成装置を得ることを目的とする。

この発明に係る気泡を含む液体の生成装置は、液体の流路を形成する流路形成管を備え、流路形成管は、流路を曲げる曲がり部を有し、曲がり部の内周側の管壁に微小孔が設けられている。

この発明の気泡を含む液体の生成装置は、流路形成管に曲がり部が設けられており、曲がり部の内周側の管壁に微小孔が設けられているので、曲がり部における液体の遠心力を利用して微小孔から気体を吸引することができ、エアコンプレッサ等の機器を用いる必要が無い。また、簡単な構成により、異物の詰まりを防止しつつ気泡を生成することができ、コストを低減することができる。さらに、曲がり部では二次流れが生じ、流路形成管の外部から吸引され生成された気泡が撹拌・拡散されるため、均一な気泡分布を得ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図において、流路形成管１は、水等の液体２の流路を形成する。液体２は、液体ポンプ（図示せず）等により流路形成管１に供給される。

流路形成管１は、長さ方向の中間部に曲がり部１ａを有する曲がり管である。曲がり部１ａは、流路を所定の曲率半径で湾曲させる湾曲部である。また、曲がり部１ａの曲がり角度θは約９０度である。曲がり部１ａの内周側の管壁には、流路形成管１外の気体、ここでは空気を吸入するための微小孔１ｂが設けられている。例えば、外径φ１０ｍｍ、内径φ８ｍｍの流路形成管１に、直径φ１ｍｍの微小孔１ｂが設けられている。

このような流路形成管１に液体ポンプにより液体２を流すと、流動する液体２に曲がり部１ａで遠心力が働く。これにより、曲がり部１ａの内周側は負圧となり、曲がり部１ａ中央近傍の内側に設けた微小孔１ｂからは、流路形成管１の外部から空気が吸引される。吸引された空気は、微小孔１ｂの出口で流路形成管１内を流動する液体による剪断力を受け、例えば直径１ｍｍ以下の微小な気泡（マイクロバブル）３となって液体２に取り込まれる。

また、曲がり部１ａの内周側と外周側とでは液体２に作用する遠心力に差があるため、曲がり部１ａ内を流動する液体２には、図２に示すような二次流れが生じる。この二次流れにより、微小な気泡３は断面全体に均一に分散され、気泡同士が衝突合体して大きくなることが防止され、気泡３のサイズが均一に保たれる。

このような装置においては、曲がり部１ａでの遠心力を利用して微小孔１ｂから気体を吸引するため、エアコンプレッサ等の空気供給用機器を必要とせず、かつ喉部を形成するような複雑な加工を施す必要が無く、構成を簡単にし、コストを低減することができる。また、大きな断面変化が無いため、異物の詰まりの心配も無い。さらに、曲がり部１ａでは液体２に二次流れが生じるため、気泡３が撹拌・拡散され、気泡分布を均一にすることができる。さらにまた、曲がり部１ａは湾曲部であるため、液体２をスムーズに流動させることができる。

実施の形態２．
次に、図３はこの発明の実施の形態２による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図において、流路形成管４は、長さ方向の中間部に曲がり部４ａを有する曲がり管である。曲がり部４ａは、流路を所定の曲率半径で湾曲させる湾曲部である。曲がり部４ａの内周側の管壁には、流路形成管４外の気体を吸入するための微小孔４ｂが設けられている。

図４は図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。図４に示すように、曲がり部４ａ以外の流路形成管４の断面形状は円形である。これに対して、曲がり部４ａの断面形状は、流路の円弧の径方向（図５の上下方向）の寸法がそれに直角な方向の寸法よりも小さい楕円形である。即ち、曲がり部４ａの断面形状は、その両側（上流側及び下流側）で曲がり部４ａに隣接する部分の断面形状に対して変化している。

このような装置であっても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、流路形成管４の断面形状が曲がり部４ａで変化してもよいことから、流路形成管４を直線状の管を曲げ加工することにより製造してもよく、シンプルで安価な加工法で気泡を含む液体の生成装置を実現できる。

実施の形態３．
次に、図６はこの発明の実施の形態３による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図において、流路形成管５は、長さ方向の中間部に曲がり部５ａを有する曲がり管である。曲がり部５ａは、流路を所定の曲率半径で湾曲させる湾曲部である。曲がり部５ａの内周側の管壁には、流路形成管５外の気体を吸入するための微小孔５ｂが設けられている。

図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図、図８は図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。曲がり部５ａの断面径（内径及び外径）は、曲がり部５ａ以外の流路形成管５の断面径よりも小さくなっている。即ち、曲がり部５ａ内の流路断面積は、曲がり部５ａの上流側（入口側）の流路断面積よりも小さくなっている。

このような装置では、流路形成管５に流入した液体２の速度が曲がり部５ａ中央付近で速くなり、遠心力の効果に加えて、流速が大きくなることによる負圧生成効果も生じる。これにより、微小孔５ｂでは、より大きな空気の吸引力が発生する。従って、より多くの気泡３を液体２に混入させることができる。

実施の形態４．
次に、図９はこの発明の実施の形態４による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図において、流路形成管６は、長さ方向の中間部に曲がり部６ａを有する曲がり管（折れ曲がり管）である。曲がり部６ａは、流路を所定の角度で屈曲させる屈曲部（折れ曲がり部）である。また、曲がり部６ａの屈曲角度θは３０度以上である。曲がり部６ａの内周側の管壁には、空気を吸入するための微小孔６ｂが設けられている。微小孔６ｂは、曲がり部６ａの角部よりも下流側に設けられている。

このように、屈曲した曲がり部６ａを有する流路形成管６を用いた場合であっても、流路形成管６に流入した液体２の方向が曲がり部６ａで変化するため、液体２に働く慣性力により曲がり部６ａの内周側は負圧となり、微小孔６ｂから空気が吸引される。そして、実施の形態１と同様に液体２内に微小な気泡３が生成される。これにより、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、上記の例では、流路形成管の断面形状が円又は楕円である場合について示したが、流路形成管の断面形状は、これらに限定されるものではなく、例えば矩形又は多角形などでもよい。
また、微小孔に配管の一端部をつなぎ、配管の他端部（空気取入口）を微小孔から離れた場所に設けてもよい。
さらに、曲がり部の曲がり角度は、上記の例に限定されるものではないが、例えば３０度から１８０度の範囲が好適であり、微小孔からのより大きな気体吸引力が得られ、安定して気泡を含む液体を生成することができる。
さらにまた、上記の例では、曲がり部の内周側に１つの微小孔を設けたが、複数の微小孔を設けてもよい。
また、１つの流路形成管に複数の曲がり部を設け、各曲がり部の内周側に微小孔を設けてもよい。
さらに、微小孔の径は、流路形成管の内径の１／２以下が好適であり、サイズの揃った気泡を安定して生成できる。

この発明の実施の形態１による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図１の曲がり部内に生じる二次流れを示す説明図である。この発明の実施の形態２による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。この発明の実施の形態３による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。この発明の実施の形態４による気泡を含む液体の生成装置の断面図である。

符号の説明

１，４，５，６流路形成管、１ａ，４ａ，５ａ，６ａ曲がり部、１ｂ，４ｂ，５ｂ，６ｂ微小孔、２液体、３気泡。

Claims

液体の流路を形成する流路形成管を備え、
上記流路形成管は、上記流路を曲げる曲がり部を有し、
上記曲がり部の内周側の管壁に微小孔が設けられていることを特徴とする気泡を含む液体の生成装置。
上記曲がり部の曲がり角度は、３０度から１８０度であることを特徴とする請求項１記載の気泡を含む液体の生成装置。
上記曲がり部の断面形状が、上記曲がり部に隣接する部分の断面形状と異なっていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気泡を含む液体の生成装置。
上記曲がり部における上記流路形成管の断面積が、上記曲がり部の上流における上記流路形成管の断面積よりも小さくなっていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の気泡を含む液体の生成装置。
上記曲がり部は、上記流路を所定の曲率半径で湾曲させる湾曲部であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の気泡を含む液体の生成装置。
上記曲がり部は、上記流路を所定の角度で屈曲させる屈曲部であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の気泡を含む液体の生成装置。