JP2008149052A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浴水等の白濁性が向上する微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズル３０から噴射吐出させる微細気泡発生装置であって、吐出ノズル３０に、減圧手段である複数個のベンチュリ管１２ｂが並列で設けられ、各ベンチュリ管１２ｂの吐出口１２ｃの管路内壁面１２ｄと吐出外端面１２ｅとの交点部分が湾曲面１２ｇに形成されている。この構成により、吐出口１２ｃの周辺で渦流およびこれに伴う逆流が発生しにくくなり、吐出された気泡が均一に拡散して流れるので、気泡の合体が防止されて、浴水等の白濁性が向上するようになる。
【選択図】図９

Description

本発明は、浴水等の白濁性が向上する微細気泡発生装置に関する。

従来、液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズルから浴槽内に噴射吐出させるようにした微細気泡発生装置がある（特許文献１参照）。
特開平１１−３３０７１号公報

前記のような微細気泡発生装置の吐出ノズルに、減圧手段であるベンチュリ管を設けた場合、ベンチュリ管の吐出口の管路内壁面と吐出外端面との交点部分がエッジに形成されるようになるから、発生した気泡が吐出口から噴出する際に、吐出口周辺で渦流およびこれに伴う逆流が発生して（乱流）、吐出された気泡が混合されて合体することで、浴水等の白濁性が悪くなるという問題があった。

本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、浴水等の白濁性が向上する微細気泡発生装置を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために、本発明は、液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズルから噴射吐出させる微細気泡発生装置であって、前記吐出ノズルに、前記減圧手段である複数個のベンチュリ管が並列で設けられ、各ベンチュリ管の吐出口の管路内壁面と吐出外端面との交点部分が湾曲面に形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置を提供するものである。

請求項２のように、前記湾曲面は、交点部分にのみ形成して、吐出外端面にフラット面が残るように形成することが好ましい。

本発明によれば、吐出ノズルに設けた複数個のベンチュリ管の吐出口の管路内壁面と吐出外端面との交点部分を湾曲面に形成したから、交点部分をエッジに形成した場合には、発生した気泡が吐出口から噴出する際に、吐出口周辺で渦流およびこれに伴う逆流が発生して、吐出された気泡が混合されて合体することで、浴水等の白濁性が悪くなるという問題があったが、交点部分を湾曲面に形成することで、エッジのような急激な角部が無くなって、吐出口周辺で渦流およびこれに伴う逆流が発生しにくくなり、吐出された気泡が均一に拡散して流れるので、気泡の合体が防止されて、浴水等の白濁性が向上するようになる。

請求項２によれば、湾曲面を交点部分にのみ形成して、吐出外端面にフラット面が残るように形成することで、隣り合うベンチュリ管の吐出口からの気泡と干渉が生じないようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、例えば、浴槽１内の浴水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置の基本構成図であり、浴槽１の内側面に吸込口２と吐出口３とが設けられ、浴槽１のフランジ部に空気吸込口４が設けられている。

吸込口２は、接続管５を介してポンプ６の吸い込み側に接続され、ポンプ６の吐出側は流入管７を介して気体溶解装置８の吸込側の噴射口９に接続されている。気体溶解装置８の吐出側の流出口１０は、流出管１１を介して圧力開放部となるベンチュリ管１２の一端に接続され、ベンチュリ管１２の他端は接続管１３を介して浴槽１の側面に設置された吐出口３に接続されている。また、空気吸込口４は、ポンプ６と気体溶解装置８との間の流入管７に接続管１４を介して接続され、接続管１４には、逆止弁１５が設けられている。

そして、気体が溶解した湯水が吐出口３より浴槽１内の浴水中に吐出されると、浴水中で溶解気体が析出して微細気泡が発生するようになる。

前記気体溶解装置８は、図２および図３に詳細に示すように、断面円形の直筒状をした側壁部２１と、この側壁部２１の両側の端部を閉塞する端壁部２２とからなる筒状体２３で構成されて、長手方向すなわち略円筒状をした側壁部２１の中心軸イ（図２の一点鎖線参照）が水平方向ロ（図２の矢印参照）に対して１０〜４５度の傾斜角度θで傾斜する姿勢で配置されている。

この傾斜姿勢の筒状体２３は、上方側の端部が上流側Ａの端部になるとともに、下方側の端部が下流側Ｂの端部となり、上流側Ａに気液混合流体を筒状体２３内に噴射するための噴射口９を形成されるとともに、下流側Ｂに液体を筒状体２３内から流出する流出口１０が形成されている。

筒状体２３内には、溶質となる例えば空気等の気体と、溶媒となる例えば水等の液体とが貯留されるもので、略円筒状をした側壁部２１の上下方向の略中央付近には気体と液体との界面２４が位置し、界面２４より上部の上流側Ａの部分は、気体が貯留される気体貯留部２５になるとともに、界面２４より下流側Ｂの部分は、液体が貯留される液体貯留部２６となる。

前記噴射口９は、気体貯留部２５の内壁面（界面２４より上流側Ａの側壁部２１または端壁部２２の内壁面）か、界面２４寄りの位置か、あるいは界面２４より若干下側の液体貯留部２６の内壁面（界面２４より下流側Ｂの側壁部２１の内壁面）に形成され、流出口１０は、液体貯留部２６の端部付近の内壁面（界面２４より下流側Ｂの側壁部２１または端壁部２２の内壁面）に形成される。

筒状体２３の側壁部２１には、弁（図示せず）を設けた空気抜き口２７が形成してあり、この空気抜き口２７の位置が気体貯留部２５に貯留される気体と液体貯留部２６に貯留される液体の界面２４のレベルとなる。

次に、気体溶解装置８の作用を説明する。噴射口９から筒状体２３内に貯留されているのと同じ液体および気体が噴射されると、噴射口９と対向する側壁部２１の上側の内壁面に衝突し、この内壁面で跳ね返って界面２４にて液体貯留部２６に貯留されている液体に衝突して攪拌される。また、液体貯留部２６に貯留されている液体は、気液混合流体が界面２４に衝突して攪拌される他に、噴射口９から筒状体２３内に噴射される気液混合流体によっても攪拌される。

このように、気液混合流体の側壁部２１の内壁面との衝突や界面２４での衝突による攪拌、噴射される際の液体の攪拌等により、筒状体２３内に貯留している気体および液体、気液混合流体中の気体および液体が混合され、気体の液体への溶解が促進される。すなわち、混合攪拌によるせん断により、液体に混合している気泡（気体）が細分化されて、液体と接する総表面積が大きくなるのに加えて、液体と気体との界面付近における気体の溶解濃度が混合攪拌による均一化により低減されて、気体の液体への溶解速度が上昇するため、気体の液体への溶解が促進される。

気体の溶解が進行した液体は筒状体２３の液体貯留部２６に貯留されるが、貯留されている液体には未溶解の気泡も数多く混合し、このような気泡は上方に行くほど密に存在しており、液体貯留部２６の下端部近傍では気泡はあまり存在せず、大きな気泡は殆ど存在しない。そして、気体の溶解が進行して大きな気泡が殆ど存在しない液体貯留部２６の下端部の液体が流出口１０から筒状体２３外に流出されるようになる。

図４は、前記ベンチュリ管１２の基本構成図である。前記流出管１１のベンチュリ管１２は、中央１個の上流側ベンチュリ管１２ａと複数個（図４の例では５個）の下流側ベンチュリ管１２ｂとの２段構成となっている。このように、下流側ベンチュリ管１２ｂを並列で複数個を設けることにより、上流側ベンチュリ管１２ａで気液混合液中の気泡を粉砕してある程度小さな微細気泡とした後に、下流側ベンチュリ管１２ｂでより小さな微細気泡化させることができるので、より小さい微細気泡を大量に発生させることができる。

図５および図６は、図１〜図４の基本構成を具体化した微細気泡発生装置であり、基本構成と同一構成は同一番号を付して詳細な説明は省略する。

浴槽１の側壁１ａ（図６参照）に吐出ノズル３０が取付けられ、この吐出ノズル３０に、前述した吸込口２、吐出口３、ベンチュリ管１２（１２ａ，１２ｂ）等が組み込まれてユニット化されている。

吐出ノズル３０には、側面視でＬ字状のノズルケース３１が設けられ、ノズルケース３１の内部には、外形状に倣ったＬ字状の流路３１ａが形成されて、この流路３１ａの入口側（縦向き部分）には、前記流出管１１がＯリング３２を介して接続されるとともに、入口側の流路３１ａには、前記中央１個の上流側ベンチュリ管１２ａが嵌め込まれている。

出口側（横向き部分）の流路３１ａには、前記複数個の下流側ベンチュリ管１２ｂを形成したノズル本体２９がＯリング３３を介して嵌め込まれている。

ノズル本体２９には、図９（ａ）（ｂ）に詳細に示すように、ノズルケース３１の出口側（横向き部分）の流路３１ａにＯリング３３を介して嵌め込むための円筒状嵌め込み部２９ａと、この嵌め込み部２９ａから前方（吐出方向）に突出する円筒状突出部２９ｂと、この円筒状突出部２９ｂと嵌め込み部２９ａとの間に板状閉塞部２９ｃとが形成され、この閉塞部２９ｃに、内外２重の同心円が設定され、内側の小径円に沿って、円周上等角度間隔で複数個（本例では、６個）の下流側ベンチュリ管１２ｂが形成され、外側の大径円に沿って、円周上等角度間隔で複数個（本例では１０個）の下流側ベンチュリ管１２ｂが形成されている（本例では下流側ベンチュリ管１２ｂが合計１６個）。

図６に戻って、図７を参照すれば、ノズル本体２９の突出部２９ｂの内周面には、円筒状吸音シート３５が内嵌めされるとともに、この吸音シート３５の内周面には、円筒状静音メッシュ（金網体）３６が内嵌めされていて、突出部２９ｂの前端部の雄ねじ２９ｄに、円筒状メッシュホルダー３７の雌ねじ３７ａをねじ込むことで、突出部２９ｂに吸音シート３５と静音メッシュ３６とが移動しないように保持されるようになる。

浴槽１の側壁１ａの取付け穴１ｂには、側面視でＵ字状断面のパッキン４０が嵌め込まれ、浴槽１の外側からノズルケース３１の出口側（横向き部分）のフランジ部３１ｂをパッキン４０に当てがうとともに、浴槽１の内側から円筒状固定フランジ４１の後端部の雄ねじ４１ａをノズルケース３１のフランジ部３１ｂの雌ねじ３１ｃにねじ込むことで、固定フランジ４１の前端部のフランジ部４１ｂがパッキン４０に水密に密着し、ノズルケース３１のフランジ部３１ｂがパッキン４０に水密に密着するようになる。これにより、ノズルケース３１が固定フランジ４１で浴槽１の側壁１ａに固定状態で取付けられるようになる。

そして、浴槽１の内側から円筒状ノズルカバー４２の後端部の雌ねじ４２ａを固定フランジ４１のフランジ部４１ｂの雄ねじ４１ｃにねじ込むことで、ノズルカバー４２が固定フランジ４１のフランジ部４１ｂに取付けられるようになる。ノズルカバー４２には、前記吐出口３が形成されている。

固定フランジ４１には、図８に詳細に示すように、メッシュホルダー３７の外周面との間を閉塞する板状閉塞部４１ｄが形成され、この閉塞部４１ｄに内外２重の同心円が設定され、内側の小径円に沿って、円周上等角度間隔で多数個の貫通小孔４１ｅが形成され、外側の大径円に沿って、内側の小径円の貫通小孔４１ｅと半ピッチずらせた状態で、円周上等角度間隔で多数個の貫通小孔４１ｅが形成されている。この閉塞部４１ｄの内周面とメッシュホルダー３７の外周面との間にパッキン（図示せず）を介在させることで、水密性を向上させることができる。

ノズルカバー４２の外周面には、図６に示したように、円周上等角度間隔で複数個の前記吸込口２が形成されている。ノズルカバー４２の吸込口２と吐出口３とには、除塵メッシュ（金網体…鎖線参照）４３が取付けられている。

前記のように構成した吐出ノズル３０であれば、図６に示したように、気体が溶解した湯水は、矢印ａのように、流出管１１からノズルケース３１の流路３１ａの上流側ベンチュリ管１２ａと下流側ベンチュリ管１２ｂとを介してノズルカバー４２の吐出口３より浴槽１内の浴水中に吐出されることで、浴水中で溶解気体が析出して微細気泡が発生するようになる。

また、浴槽１内の浴水は、矢印ｂのように、ノズルカバー４２の吸込口２からノズルケース３１内に吸い込まれ、固定フランジ４１の閉塞部４１ｄの貫通小孔４１ｅを通って、図５のように、ノズルケース３１の外側部に接続された接続管５からポンプ６に吸い込まれるようになる。

前記した吐出ノズル３０の構成において、図１０に拡大して示すように、ノズル本体２９の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出口１２ｃの管路内壁面１２ｄと吐出外端面１２ｅとの交点部分をエッジ１２ｆに形成した場合には、発生した気泡が吐出口１２ｃから噴出する際に、吐出口１２ｃの周辺で渦流ｃおよびこれに伴う逆流ｄが発生して（乱流）、吐出された気泡が混合されて合体することで、浴水等の白濁性が悪くなる。

そこで、図９（ｃ）に拡大して示すように、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出口１２ｃの管路内壁面１２ｄと吐出外端面１２ｅとの交点部分を湾曲面（アール面…吐出口１２ｃから前方へラッパ状に拡径する形状）１２ｇに形成することにより、エッジ１２ｆのような急激な角部が無くなって、吐出口１２ｃの周辺で図１０に示したような渦流ｃおよびこれに伴う逆流ｄが発生しにくくなり、吐出された気泡が均一に拡散して流れるので、気泡の合体が防止されて、浴水等の白濁性が向上するようになる。

図９（ｃ）では、交点部分のみを湾曲面１２ｇに形成して、吐出外端面１２ｅにフラット面が残るようにすることで、隣り合う下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出口１２ｃからの気泡と干渉が生じないようにしたが、図９（ｄ）のように、吐出外端面１２ｅにフラット面を残さないで、隣り合う下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出口１２ｃに跨がるように、全体を湾曲面（アール面）１２ｇに形成することもできる。

本発明の実施形態に係る気体溶解装置を備えた浴槽装置の基本構成図である。 図１の気体溶解装置の斜視図である。 図１の気体溶解装置であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ―Ｉ線断面図である。 図１のベンチュリ管の断面図である。 本発明の実施形態に係る気体溶解装置を備えた浴槽装置を具体化した斜視図である。 図５の吐出ノズルの断面図である。 ノズル本体、吸音シート、静音メッシュ、メッシュホルダーの分解斜視図である。 固定フランジであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。 ノズル本体であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）（ｄ）はそれぞれ下流側ベンチュリ管の交点部分の湾曲面を示す拡大断面図である。 ノズル本体の下流側ベンチュリ管の交点部分のエッジを示す拡大断面図である。

符号の説明

１ 浴槽
２ 吸込口
３ 吐出口
８ 気体溶解装置
１２ａ 上流側ベンチュリ管
１２ｂ 下流側ベンチュリ管
１２ｃ 吐出口
１２ｄ 管路内壁面
１２ｅ 吐出外端面
１２ｇ 湾曲面
２９ ノズル本体
３０ 吐出ノズル
３１ ノズルケース
４１ 固定フランジ
４２ ノズルカバー

Claims (2)

1. 液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を減圧手段で圧力開放して、微細気泡を発生させながら吐出ノズルから噴射吐出させる微細気泡発生装置であって、
   前記吐出ノズルに、前記減圧手段である複数個のベンチュリ管が並列で設けられ、各ベンチュリ管の吐出口の管路内壁面と吐出外端面との交点部分が湾曲面に形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 前記湾曲面は、交点部分にのみ形成して、吐出外端面にフラット面が残るように形成したことを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。

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