JP2009166026A

JP2009166026A - 気液混合気泡発生装置

Info

Publication number: JP2009166026A
Application number: JP2008214675A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Shimizu; 勝也清水
Original assignee: Kyowa Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyowa Industrial Co Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2009-07-30

Abstract

【課題】一般家庭でも簡単にマイクロバブル含有水を得ることができ、長手方向のサイズが小さい気液混合気泡発生装置を提供する。
【解決手段】この気液混合気泡発生装置１は、液体と気体を混合するアスピレータ２と、アスピレータ２に連結される管状体３と、管状体３の中空部３３に設置され、管状体３の長手方向を軸方向とする軸部４１、軸部４１の軸方向に並設されその周りに固設された中空部３３の内径より僅かに小径の複数の円盤状体４２、を有する旋回攪拌器４と、を備え、円盤状体４２は、１又は複数の薄厚の羽根部４２ａにより構成されるとともに、羽根部４２ａの放射状に伸びる端部が隣接する端部との間に軸方向の隙間を形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭でも簡単にマイクロバブル含有水のような液体を得ることができる気液混合気泡発生装置に関する。

近年、水中内の溶存酸素を増加させる作用や汚濁物に吸着して汚濁物を凝集させる作用などから、マイクロバブル含有水が養殖、アオコ除去、脱臭、脱脂等の様々な工業分野で利用されている。

本願発明者は、特許文献１において、生活用水の水質浄化、水棲生物の飼育などに利用できるように、一般家庭でも簡単にマイクロバブル含有水を得ることができる気液混合気泡発生装置を提案している。図８は、特許文献１で示された気液混合気泡発生装置の実施形態と同様のものの断面図である。この気液混合気泡発生装置１０１は、アスピレータ１０２と管状体１０３を含んでなる。アスピレータ１０２においては、水道管の蛇口１００に連接されている流路１２１に水道の水圧で加速された水道水が通過し、気体導入路１２２に水道水の流れにより生ずる負圧で外部の空気が吸引されて導入され、流路１２１の出口近傍の混合室１２３で、流路１２１を通過する水道水と、気体導入路１２２から導入される空気とが混合する。そして、混合室１２３から排出される水（液体）と空気（気体）の混合物が、管状体１０３の中空部１３０に流入する。管状体１０３においては、中空部１３０に流入した水と空気の混合物が、凸条１３１に導かれて螺旋状に旋回しつつ攪拌され、これにより、その水中の空気の気泡が微細化しマイクロバブルが発生する。このマイクロバブルを含んだ状態のマイクロバブル含有水は、管状体１０３の放出口１０３ａから外部に放出される。

特開２００５−３０５２１９号公報

しかしながら、この気液混合気泡発生装置１０１は、螺旋状に旋回しつつ攪拌して水中の空気の気泡を微細化させる作用を十分に行わせるため、螺旋状の凸条１３１を長くする必要があり、管状体１０３の長手方向のサイズが比較的大きく（例えば、約１０ｃｍ）、従って、全体の長手方向のサイズが比較的大きいものとなる。一般家庭においては、気液混合気泡発生装置１０１から放出されたマイクロバブル含有水を溜める容器と蛇口１００との間の距離は大きくは取れない場合も多い。

本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、一般家庭でも簡単にマイクロバブル含有水を得ることができ、しかも長手方向のサイズを小さくできる気液混合気泡発生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の気液混合気泡発生装置は、液体を通過させる流路、該流路を通過する液体の負圧により吸引される気体を流路へ導入する気体導入路、を有して液体と気体を混合するアスピレータと、該アスピレータから排出される液体と気体の混合物を流入させる流入口、液体と気体の混合物を放出する放出口、流入口と放出口間に形成される中空部、を有してアスピレータに連結される管状体と、該中空部に設置され、管状体の長手方向を軸方向とする軸部、該軸部の軸方向に並設されその周りに固設された複数の円盤状体、を有する旋回攪拌器と、を備え、該円盤状体は、１又は複数の薄厚の羽根部により構成されるとともに、羽根部の放射状に伸びる端部が隣接する端部との間に軸方向の隙間を形成していることを特徴とする。

請求項２に記載の気液混合気泡発生装置は、請求項１に記載された気液混合気泡発生装置において、前記羽根部は、その厚さ方向に多数の貫通孔を有していることを特徴とする。

請求項３に記載の気液混合気泡発生装置は、請求項１又は２に記載された気液混合気泡発生装置において、前記旋回攪拌器よりも前記放出口側に設置され、側面全体に多数の貫通孔を有した旋回摺接体を更に備えることを特徴とする。

請求項４に記載の気液混合気泡発生装置は、請求項３に記載された気液混合気泡発生装置において、前記旋回摺接体の側面は円錐状であることを特徴とする。

請求項５に記載の気液混合気泡発生装置は、請求項３又は４に記載された気液混合気泡発生装置において、前記旋回摺接体の先端部は、前記放出口よりも突出していることを特徴とする。

本発明の気液混合気泡発生装置によれば、液体（水）と気体の混合物が、旋回攪拌器の複数の円盤状体における羽根部の放射状に伸びる端部が隣接する端部との間に形成されている軸方向の隙間を通過することで、管状体の長手方向を軸として螺旋状に旋回しつつ攪拌されるので、その液中の気泡が微細化しマイクロバブルが発生させることができ、しかも、長手方向のサイズを小さくすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る気液混合気泡発生装置１の構成を模式的に示す断面図である。この気液混合気泡発生装置１は、蛇口１００に連結されると、通常の水道管の水圧でも（集合住宅のように水圧が低い場合でも）、また、電池やＡＣアダプタを電源とする小型ポンプによる水圧でも、十分に水道水を空気のマイクロバブルを含んだ状態のマイクロバブル含有水とすることができるものである。その他、この気液混合気泡発生装置１は、水道水のみならず広く液体（浴槽や水槽の水をポンプにより還流させたもの、それらに香料、活性剤等を溶解したもの、など）に使用でき、また、気体についても、空気のみならず酸素や炭酸ガスなどの気体にも使用できる。

気液混合気泡発生装置１は、アスピレータ２と、管状体３と、旋回攪拌器４と、を主要構成部材とする。アスピレータ２は、蛇口１００等の水栓に直接的に又は水栓接続ホースを介して間接的に連結される。この実施形態では、図１に示すように、水栓接続ホース５１を用い、その一端を蛇口コネクタ５２にて蛇口１００に、その他端を本体部コネクタ５３にてアスピレータ２に、それぞれ連結している。アスピレータ２と蛇口１００等の水栓との連結は、気液混合気泡発生装置１が使用される設備等に応じて、公知の各種の方式を取り得る。このアスピレータ２は、液体（水道水）を通過させる流路２１、通過する液体の負圧によって吸引される気体（空気）を流路２１へ導入する気体導入路２２、を有して液体と気体を混合する。流路２１を通過する液体は、水道やポンプによる圧力で加速される。

気体導入路２２は、流路２１の側壁を貫通して取り付けられたノズル２３の内部に形成され、流路２１の下流側に開口部２２ａが形成されている。ノズル２３は、導入する気体の量を調整する調整弁２４が中間に取り付けられた気体導入管２５に連接されている。気体導入管２５のノズル２３が連接されていない側の端部は、導入する気体が空気の場合は開放し、その他の場合は、接続ホース等によりその気体の発生装置に接続することになる。外部の気体は、流路２１を液体が通過することにより生ずる負圧により気体導入路２２に吸引されて流路２１に導入される。そして、流路２１の液体は、気体導入路２２の開口部２２ａから排出された気体が混合されて気泡を含んだ液体の状態となる。なお、流路２１の壁面を貫通するノズル２３を取り付ける方式は、長手方向のサイズを小さくするのに適しているが、背景技術のような方式などで気体導入路２２を設けてもよい。

アスピレータ２の流路２１は、下流側が円錐状に広がって流出口２１ａとなり、流路２１を形成する側壁は流出口２１ａより大きい内径の円筒状をなし、流出口２１ａからさらに下流側に延出して円筒状部２１ｂを有している。この円筒状部２１ｂの内周面には、管状体３を連結するための雌ねじ２１ｃが刻設してある。

アスピレータ２に連結される管状体３は、上記円筒状部２１ｂの内径に略等しい外径の管状をなし、アスピレータ２から排出される液体と気体の混合物を流入させる流入口３１、液体と気体の混合物を放出する放出口３２、流入口３１と放出口３２間に形成される中空部３３、を有する。また、管状体３は、上流側の外周面に円筒状部２１ｂの雌ねじ２１ｃに螺合する雄ねじ３ｃを刻設している。従って、流路２１の流出口２１ａから排出される気泡を含んだ液体は、流入口３１を経て中空部３３に流入する。この中空部３３には、後に詳述する旋回攪拌器４が設置され、気泡を含んだ液体を導通させ、長手方向を軸として螺旋状に旋回しつつ攪拌させて気泡を微細化する。それにより、いわゆるマイクロバブルを含有する液体（マイクロバブル含有水）を生成して放出口３２から外部に放出する。図２、図３はそれぞれ、旋回攪拌器４の平面図、分解正面図である。

管状体３の中空部３３に設置される旋回攪拌器４は、管状体３の長手方向を軸方向とする軸部４１、軸部４１の軸方向に多段に並設されて軸部４１の周りに固設された中空部３３の内径より僅かに小径の複数の円盤状体４２、４２、・・・（例えば、直径約６ｃｍ）を有する。個々の円盤状体４２は、複数（この実施形態では８個）の略扇形状の薄厚の羽根部４２ａ、４２ａ、・・・を軸部４１の周りに配設することにより構成される。そして、羽根部４２ａ、４２ａ、・・・は、軸方向に所定角度θ（例えば、３０〜４０度程度）だけ傾いて（捻れて）おり、その結果、羽根部４２ａ、４２ａ、・・・の放射状に伸びる端部が隣接する端部との間に軸方向の隙間Ｓを形成している。なお、この実施形態では旋回攪拌器４は管状体３に対して固定されず中空部３３に据えられた状態であり、液体の流れの圧力によっては若干回転する場合もある。旋回攪拌器４は、管状体３に対して固定されてもよい。

旋回攪拌器４による気泡の微細化について更に詳述すると、気泡を含んだ液体は、円盤状体４２に衝突すると、羽根部４２ａ、４２ａの間の隙間Ｓを通過することで、軸方向から傾いて回転方向の成分が加わった流れとなる。気泡を含んだ液体は、隙間Ｓを通過するときには、羽根部４２ａ、４２ａにより分断される力を受ける。そうすると、気泡が分断されるとともに、円盤状体４２、４２、・・・は多段に並設されているので、気泡を含んだ液体が、全ての円盤状体４２から回転方向の成分の力を受け、長手方向を軸として螺旋状に旋回しつつ攪拌され、気泡は微細化するのである。また、円盤状体４２は液流を多少阻止し、その速度を弱めることになり、気泡を含んだ液体を万遍なく攪拌して気泡を微細化することになる。

円盤状体４２は機械的強度が保たれる限り非常に薄くでき、また、２個の円盤状体４２、４２の間隔は互いに接触しない程度に小さくすることができる。従って、旋回攪拌器４の軸方向のサイズを小さく、ひいては、管状体３のサイズを小さく（例えば、背景技術のような方式において約１０ｃｍであったものを約４ｃｍに）できる。

なお、円盤状体４２、４２、・・・の段数は、この実施形態の例では５段であるが、気液混合気泡発生装置１を使用する個々の環境に適合させるように設定することになる。円盤状体４２を構成する羽根部４２ａ、４２ａ、・・・の数も同様である。旋回攪拌器４は、図３に示すように、軸部４１をボルトとし、ナット４１ａ、４１ａ、・・・を用いて円盤状体４２、４２、・・・を互いの間隔を確保するすように固定すると、比較的簡単に製造することができるが、この製造方法には限られない。また、図４のように、気泡を含んだ液体が最初に衝突する初段の円盤状体４２の各羽根部４２ａに僅かにアールを付けた部分（曲面部分）４２ａａを設けることにより、液体が隙間Ｓに滑り込むようにすることで旋回力を強くすることもできる。また、全ての又は一部の円盤状体を図５に示すように、１個の羽根部４２ａ’で構成（この形状も扇形に含まれるものとする）した円盤状体４２’とすることも可能である。この場合、羽根部４２ａ’の放射状に伸びる一辺と他辺の端部間に軸方向に隙間Ｓが形成されている。

また、羽根部４２ａは、その厚さ方向に多数の貫通孔４２ｂ、４２ｂ、・・・（例えば、直径０．５ｍｍ程度）を面全体に有していることが望ましい。多数の貫通孔４２ｂ、４２ｂ、・・・を有していると、円盤状体４２に衝突した気泡を含んだ液体はこれらの貫通孔４２ｂ、４２ｂ、・・・の周縁の段差に接触し、擦られて気泡が微細化し、擦り取られた一部が貫通孔４２ｂ、４２ｂ、・・・を通過する。このようにして、より効率良く気泡を微細化でき、円盤状体４２、４２、・・・の枚数を少なくすることができる。また、円盤状体４２が液流の速度を弱めることは、貫通孔４２ｂ、４２ｂ、・・・を通過する気泡を含んだ液体の一部の量を増加させることにもなる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る気液混合気泡発生装置１Ｙを説明する。図６は、気液混合気泡発生装置１Ｙの構成を模式的に示す断面図である。この気液混合気泡発生装置１Ｙは、管状体３Ｙの中空部３３で旋回攪拌器４Ｙの円盤状体４２よりも放出口３２側に設置された旋回摺接体５を備える点が上記の気液混合気泡発生装置１とは異なり、それに伴って旋回攪拌器４Ｙの円盤状体４２の段数、軸部４１に円盤状体４２を固定するナット４１ａの数、管状体３Ｙの長手方向の大きさ、アスピレータ２Ｙの円筒状部２１Ｙｂの長手方向の大きさ、などが気液混合気泡発生装置１とは異なる。

旋回摺接体５は、図７の斜視図に示すような円錐状であって、その側面５ａ全体に多数の貫通孔５２ｂ、５２ｂ、・・・（例えば、直径０．５ｍｍ程度）を有している。旋回摺接体５の先端部５ｂは、管状体３Ｙの放出口３２よりも突出している。旋回攪拌器４Ｙによって気泡が微細化され螺旋状に旋回しつつ攪拌された液体は、旋回摺接体５の側面５ａの内壁において旋回を続け、その貫通孔５２ｂ、５２ｂ、・・・の周縁の段差に接触し、擦られて気泡が微細化し、擦り取られた一部が貫通孔５２ｂ、５２ｂ、・・・を通過する。このようにして、気泡の微細化が効率良く進行した液体が外部に放出される。

この気液混合気泡発生装置１Ｙでは、旋回摺接体５によっても気泡は微細化されるので、旋回攪拌器４Ｙの円盤状体４２の段数は気液混合気泡発生装置１の旋回攪拌器４に比べて少なくてもよく、例えば、１〜２段でもよい。管状体３Ｙの内壁には、旋回摺接体５を支持するように内方向に突設された環状の突設底部３４が形成されている。旋回摺接体５の先端部５ｂが管状体３Ｙの放出口３２、つまり突設底部３４よりも突出していると、旋回摺接体５から外部に放出された気泡を含んだ液体は拡散され易い。旋回摺接体５の先端部５ｂを管状体３Ｙの放出口３２から突出しないようにすることも可能であるが、旋回摺接体５と管状体３Ｙの内壁の間に気泡が溜まり易くなり、気泡が集合して時々大きな気泡が放出されることも起こり得る。また、旋回摺接体５は、円錐状であると、旋回摺接体５の側面５ａの内壁と接触するにつれて摩擦によって旋回力が弱まった液体が旋回し続ける力を加えていくことができるが、他の形状も可能である。

このようにして、気液混合気泡発生装置１、１Ｙにより、生活用水の水質浄化、水棲生物の飼育、温浴、美顔などに利用できるように、一般家庭でも簡単にマイクロバブル含有水を得ることができる。しかも、旋回攪拌器４や旋回摺接体５の軸方向のサイズは小さいので、管状体３、３Ｙも短くすることができ、その結果、気液混合気泡発生装置１、１Ｙ全体の長手方向のサイズも小さくすることができる。

以上、本発明の実施形態に係る気液混合気泡発生装置について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。例えば、磁石を設置して液体の通過する経路に磁場が形成されるようにすることも可能である。また、管状体３、３Ｙの放出口３２の近傍にＬＥＤ（例えば黄色など）を設け、容器に溜まったマイクロバブル含有水に向かって点灯することで、マイクロバブルに光を散乱させ、マイクロバブル含有水を色付けることができ、それにより、温浴、美顔などを楽しみながら行えるようにすることも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る気液混合気泡発生装置の使用状態を模式的に示す断面図である。同上の気液混合気泡発生装置の旋回攪拌器の平面図である。同上の気液混合気泡発生装置の旋回攪拌器の分解正面図である。同上の気液混合気泡発生装置の旋回攪拌器の初段の円盤状体の変形例を示す正面図である。同上の気液混合気泡発生装置の旋回攪拌器の羽根部の変形例を示す平面図である。本発明の第２の実施形態に係る気液混合気泡発生装置の使用状態を模式的に示す断面図である。同上の気液混合気泡発生装置の旋回摺接体の斜視図である。従来の気液混合気泡発生装置の使用状態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１、１Ｙ気液混合気泡発生装置
２、２Ｙアスピレータ
２１アスピレータの流路
２１ａアスピレータの流路の流出口
２１ｂアスピレータの円筒状部
２２アスピレータの気体導入路
２３アスピレータのノズル
３、３Ｙ管状体
３１管状体の流入口
３２管状体の放出口
３３管状体の中空部
４、４Ｙ旋回攪拌器
４１旋回攪拌器の軸部
４２旋回攪拌器の円盤状体
４２ａ旋回攪拌器の円盤状体の羽根部
４２ｂ旋回攪拌器の羽根部の貫通孔
５旋回摺接体
５ａ旋回摺接体の側面
５ｂ旋回摺接体の先端部
５２ｂ旋回摺接体の貫通孔
Ｓ旋回攪拌器の羽根部の軸方向の隙間
θ 旋回攪拌器の羽根部の軸方向の傾き

Claims

液体を通過させる流路、該流路を通過する液体の負圧により吸引される気体を流路へ導入する気体導入路、を有して液体と気体を混合するアスピレータと、
該アスピレータから排出される液体と気体の混合物を流入させる流入口、液体と気体の混合物を放出する放出口、流入口と放出口間に形成される中空部、を有してアスピレータに連結される管状体と、
該中空部に設置され、管状体の長手方向を軸方向とする軸部、該軸部の軸方向に並設されその周りに固設された複数の円盤状体、を有する旋回攪拌器と、を備え、
該円盤状体は、１又は複数の薄厚の羽根部により構成されるとともに、羽根部の放射状に伸びる端部が隣接する端部との間に軸方向の隙間を形成していることを特徴とする気液混合気泡発生装置。
請求項１に記載された気液混合気泡発生装置において、
前記羽根部は、その厚さ方向に多数の貫通孔を有していることを特徴とする気液混合気泡発生装置。
請求項１又は２に記載された気液混合気泡発生装置において、
前記旋回攪拌器よりも前記放出口側に設置され、側面全体に多数の貫通孔を有した旋回摺接体を更に備えることを特徴とする気液混合気泡発生装置。
請求項３に記載された気液混合気泡発生装置において、
前記旋回摺接体の側面は円錐状であることを特徴とする気液混合気泡発生装置。
請求項３又は４に記載された気液混合気泡発生装置において、
前記旋回摺接体の先端部は、前記放出口よりも突出していることを特徴とする気液混合気泡発生装置。