JP2008307513A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で微細気泡の発生量を大幅に増加させることで、白濁性を向上させることができる微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】水に空気が加圧溶解された気水溶解流体を減圧手段１２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から吐出させる微細気泡発生装置であって、空気を加圧溶解させる空気溶解装置８に水を送給する水送給路に、空気を導入するエジェクタ５２が設けられ、このエジェクタ５２の空気導入口５２ａがエジェクタ５２の水送給路５２ｂと交わる空気出口部分５２ｃの少なくとも通水方向の下流側にエッジ５２ｄが形成されている。
【選択図】図１０

Description

本発明は、水廻り設備に最適な微細気泡発生装置に関する。

従来、水に空気が加圧溶解された気水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（水廻り設備の一例）内に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を水廻り設備である浴槽に適用する場合、浴槽とエプロンとの隙間のような狭いスペースに微細気泡発生装置を設置する必要があるために、大掛かりな装置や長い経路を用いることなく、簡単な構成で微細気泡の発生量を大幅に増加させたいという要望がある。

本発明は、前記要望に応えるためになされたもので、簡単な構成で微細気泡の発生量を大幅に増加させることで、白濁性を向上させることができ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、水に空気が加圧溶解された気水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吐出させる微細気泡発生装置であって、空気を加圧溶解させる空気溶解装置に水を送給する水送給路に、空気を導入するエジェクタが設けられ、このエジェクタの空気導入口がエジェクタの水送給路と交わる空気出口部分の少なくとも通水方向の下流側にエッジが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、前記エッジは、空気導入口を徐々に絞り込む方向に傾斜させることで形成されていることが好ましい。

請求項３のように、前記エッジは、先端部分が正面視で略水平で、空気出口部分の略中心に形成されていることが好ましい。

請求項４のように、前記エジェクタの空気導入口がエジェクタの水送給路と交わる空気出口部分の全周囲にエッジが形成されている構成とすることができる。

本発明によれば、空気溶解装置の水送給路に設けたエジェクタの空気導入口がエジェクタの水送給路と交わる空気出口部分の少なくとも通水方向の下流側にエッジを形成することにより、水送給路の水に空気を導入する直前に、この空気をエッジで強制的に分裂（引き千切る）させて、水に溶解しやすい状態で導入することで、空気溶解装置の前段階で空気の溶解率が上がるようになる。したがって、空気溶解装置において、空気の溶解率がさらに上がるから、吐出ノズルからの微細気泡の発生量が大幅に増加するようになる。このように、大掛かりな装置や長い経路を用いることなく、エジェクタの空気導入口にエッジを形成するだけの簡単な構成で、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができ、白濁性を向上させることができる。

請求項２によれば、エッジを徐々に傾斜させているから、エッジでの空気抵抗が減少して、水送給路の水に空気がスムーズに導入されるようになる。

請求項３によれば、エッジの先端部分が正面視で略水平で、空気出口部分の略中心に形成しているから、空気を強制的に分裂させるエッジが直線状となり、長さが長くなるので、より効率的に空気を分裂させることができる。

請求項４によれば、エッジを空気導入口の空気出口部分の全周囲に形成しているから、空気導入口の空気出口部分に環状のエッジを簡単に形成できるようになる。

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、本発明の一実施形態の微細気泡発生装置を備えた浴槽装置の基本構成図で、浴槽１に使用され浴槽１内の浴水中に微細気泡を発生させるように構成されており、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を介して電動ポンプ６の吸い込み側に接続され、電動ポンプ６の吐出側は流入管７を介して空気溶解装置８の吸込側の噴射口９に接続されている。空気溶解装置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、電動ポンプ６の入口側近傍の接続管５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、空気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、浴水中で溶解空気が析出して微細気泡が発生するようになる。

前記空気溶解装置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とからなるタンク状の筒状体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に気水混合流体を筒状体２３内に噴射するための噴射口９が形成されるとともに、下流側Ｂに水を筒状体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、溶質となる空気と、溶媒となる水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空気と水との界面２４が位置し、界面２４より上部の上流側Ａの部分は、空気が貯留される空気貯留部２５になるとともに、界面２４より下流側Ｂの部分は、水が貯留される水貯留部２６となる。

前記噴射口９は、空気貯留部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より若干下側の水貯留部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、水貯留部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の位置が空気貯留部２５に貯留される空気と水貯留部２６に貯留される水の界面２４のレベルとなる。

次に、空気溶解装置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水および空気が噴射されると、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にて水貯留部２６に貯留されている水に衝突して攪拌される。また、水貯留部２６に貯留されている水は、気水混合流体が界面２４に衝突して攪拌される他に、噴射口９から筒状体２３内に噴射される気水混合流体によっても攪拌される。

このように、気水混合流体の側壁部２１の内壁面との衝突や界面２４での衝突による攪拌、噴射される際の水の攪拌等により、筒状体２３内に貯留している空気および水、気水混合流体中の空気および水が混合され、空気の水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、水に混合している気泡（空気）が細分化されて、水と接する総表面積が大きくなるのに加えて、水と空気との界面付近における空気の溶解濃度が混合攪拌による均一化により低減されて、空気の水への溶解速度が上昇するため、空気の水への溶解が促進される。

空気の溶解が進行した水は筒状体２３の水貯留部２６に貯留されるが、貯留されている水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、水貯留部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、空気の溶解が進行して大きな気泡が殆ど存在しない水貯留部２６の下端部の水が流出口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で気水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、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）。複数個のベンチュリ管１２ｂは、ベンチュリ管群と呼ぶことができる。

ノズル本体２９の吐出側の端部に、吐出方向に延在する円筒状のホルダー３７が設けられて、ノズル本体２９の突出部２９ｂの前端部の雄ねじ２９ｄに、ホルダー３７の雌ねじ３７ａをねじ込むことで、ノズル本体２９にホルダー３７が取付けられるようになる。

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７に詳細に示すように、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孔４１ｅが形成されている。この閉塞部４１ｄの内周面とホルダー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５および図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。

また、ホルダー３７には、全てのベンチュリ管１２ｂの周囲をそれぞれ取り囲む筒状部３７ｂが形成されている。この筒状部３７ｂは、上流側から下流側に向かって拡径するテーパー穴に形成されている。なお、ホルダー３７には、全てのベンチュリ管１２ｂの周囲をそれぞれ取り囲む筒状部３７ｂを形成する必要は必ずしも無く、少なくとも１個のベンチュリ管１２ｂの周囲を取り囲む筒状部３７ｂを形成すれば良い。

そして、ホルダー３７の筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部が下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部に接触状態で接近されるとともに、筒状部３７ｂのノズル本体２９側の端部の口径が、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部の口径よりも小径に設定されることで、下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部にエッジ（側面視で略Ｖ字状断面の窪み）１２ｇが形成されるようになる。

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、空気が溶解した湯水は、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、浴水中で溶解空気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からノズルカバー４２内に吸い込まれ、固定フランジ４１の閉塞部４１ｄの貫通孔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から電動ポンプ６に吸い込まれるようになる。

そして、吐出ノズル３０の下流側ベンチュリ管１２ｂの吐出側の端部にエッジ１２ｇを形成することにより、エッジ１２ｇと、このエッジ１２ｇの下流側で発生する渦流とで微細気泡が強制的に分裂され、さらに微細化されることで、微細気泡の発生量が大幅に増加するようになる。

一方、図５および図８に示したように、電動ポンプ６と、この電動ポンプ６を縦置きで支持する架台５０と、この架台５０を支持する脚部材５１とが、上中下の縦積み３段重ねで設けられて、上下方向に細長いコンパクトなユニットとなっている。

縦置きされる電動ポンプ６は、本体部分６ａが略円柱状であり、下部には、エジェクタ５２を介して接続管５（水送給路）が接続される横向きの入口エルボ５３が設けられるとともに、下側部には、流入管７が接続される上向きの出口エルボ５４が設けられている。

そして、図９に示すように、エジェクタ５２の空気導入口５２ａには、接続管１４（図１参照）が接続されるようになる。また、本体部分６ａの下側部には、遮音部材５５が巻き止められている。

図１０（ａ）（ｂ）に詳細に示すように、エジェクタ５２の空気導入口５２ａがエジェクタ５２の水送給路５２ｂと交わる空気出口部分５２ｃには、通水方向（白抜き矢印参照）の下流側にエッジ５２ｄが形成されている。

このエッジ５２ｄは、空気導入口５２ａを徐々に絞り込む方向に傾斜させて（符号５２ｆ参照）形成されている。

また、エッジ５２ｄは、図１０（ｂ）のように、先端部分が正面視で略水平で、空気出口部分５２ｃの略中心に形成されている。

前記のようにエジェクタ５２を構成すれば、空気溶解装置８の接続管５に設けたエジェクタ５２の空気導入口５２ａがエジェクタ５２の水送給路５２ｂと交わる空気出口部分５２ｃの通水方向の下流側にエッジ５２ｄを形成することにより、水送給路５２ｂの水に空気を導入する直前に、この空気をエッジ５２ｄで強制的に分裂（引き千切る）させて、水に溶解しやすい状態で導入することで、空気溶解装置８の前段階で空気の溶解率が上がるようになる。

したがって、空気溶解装置８において、空気の溶解率がさらに上がるから、吐出ノズル３０からの微細気泡の発生量が大幅に増加するようになる。

このように、大掛かりな装置や長い経路を用いることなく、エジェクタ５２の空気導入口５２ａにエッジ５２ｄを形成するだけの簡単な構成で、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができ、白濁性を向上させることができる。

また、エッジ５２ｄは、空気導入口５２ａを徐々に絞り込む方向に傾斜させているから、エッジ５２ｄでの空気抵抗が減少して、水送給路５２ｂの水に空気がスムーズに導入されるようになる。

さらに、エッジ５２ｄの先端部分が正面視で略水平で、空気出口部分５２ｃの略中心に形成しているから、空気を強制的に分裂させるエッジ５２ｄが直線状となり、長さが長くなるので、より効率的に空気を分裂させることができる。

図１０（ａ）（ｂ）の実施形態では、空気出口部分５２ｃの通水方向の下流側にエッジ５２ｄを形成したものであったが、図１０（ｃ）（ｄ）に示すように、空気出口部分５２ｃの全周囲にエッジ５２ｄを形成することもできる。

この構成であれば、エッジ５２ｄを空気導入口５２ａの空気出口部分５２ｃの全周囲に形成しているから、空気導入口５２ａの空気出口部分５２ｃに環状のエッジ５２ｄを簡単に形成できるようになる。

また、図１０（ｅ）（ｆ）に示すように、空気出口部分５２ｃにスリット状のエッジ５２ｄを形成することもできる。

前記実施形態は、水廻り設備として、白濁化のために微細気泡を吐出させる浴槽であったが、ボウル洗浄のために微細気泡を吐出させる水洗便器等にも本発明を適用できることは勿論である。

本発明の実施形態に係る微細気泡発生装置を備えた浴槽装置の基本構成図である。 図１の空気溶解装置の斜視図である。 図１の空気溶解装置であり、（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微細気泡発生装置を備えた浴槽装置を具体化した斜視図である。 ベンチュリ管を有する吐出ノズルの断面図である。 固定フランジであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図である。 電動ポンプ等のユニットの斜視図である。 エジェクタであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。 エジェクタであり、（ａ）は要部拡大断面図、（ｂ）は（ａ）の空気出口部分の正面図、（ｃ）は第１変形例の要部拡大断面図、（ｄ）は（ｃ）の空気出口部分の正面図、（ｅ）は第２変形例の要部拡大断面図、（ｆ）は（ｅ）の空気出口部分の正面図である。

符号の説明

１ 浴槽
２ 吸込口
３ 吐出口
５ 接続管（水送給路）
６ 電動ポンプ
８ 空気溶解装置
１２（１２ａ，１２ｂ） ベンチュリ管（減圧手段）
３０ 吐出ノズル
５２ エジェクタ
５２ａ 空気導入口
５２ｂ 水送給路
５２ｃ 空気出口部分
５２ｄ エッジ

Claims (4)

1. 水に空気が加圧溶解された気水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吐出させる微細気泡発生装置であって、
   空気を加圧溶解させる空気溶解装置に水を送給する水送給路に、空気を導入するエジェクタが設けられ、このエジェクタの空気導入口がエジェクタの水送給路と交わる空気出口部分の少なくとも通水方向の下流側にエッジが形成されていることを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 前記エッジは、空気導入口を徐々に絞り込む方向に傾斜させることで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
3. 前記エッジは、先端部分が正面視で略水平で、空気出口部分の略中心に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の微細気泡発生装置。
4. 前記エジェクタの空気導入口がエジェクタの水送給路と交わる空気出口部分の全周囲にエッジが形成されている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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