JP2012106166A

JP2012106166A - 気液混合装置およびそれを備えた浄水器

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Publication number: JP2012106166A
Application number: JP2010255921A
Authority: JP
Inventors: Mugihei Ikemizu; 麦平池水; Motoki Mitsuoka; 基樹光岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2012-06-07

Abstract

【課題】気泡を効率的に発生させることが可能な気液混合装置およびそれを備えた浄水器を提供する。
【解決手段】気液混合装置１１０は、負圧部を有する微細気泡発生装置３２と、ハウジング１０とを備えている。微細気泡発生装置３２の負圧部は、水を流通させ、負圧の状態になることによって気体を吸入し且つ吸入した気体を水に溶解させることによって水に微細気泡を発生させる。ハウジング１０は、流入口４１と流出口５１とを有している。流入口４１は、微細気泡発生装置３２を流通した微細気泡を有する水をハウジング１０に流入させる。流出口５１は、流入口４１から流入した微細気泡を有した水をハウジング１０から流出させる。流出口５１の開口度は、流入口４１の開口度よりも大きい。
【選択図】図１

Description

この発明は、気液混合装置およびそれを備えた浄水器に関する。

特開２００４−２６７９４０号公報（以下、特許文献１という）に記載されているように、ハウジングの内部に溜められた液体に、気体を効率よく混合させる方法と、その方法を用いた気液混合反応装置とが知られている。

特許文献１に係る気液混合反応装置は、エジェクタ効果によって液体に気泡を混合させる気泡発生機（エジェクタ）を備えている。気泡発生機は負圧部を有し、負圧部が負圧の状態になる場合は、気泡発生機は内部に気体を吸入することができる。気泡発生機では、吸入した気体が気泡として液体に混合される。

特許文献１に係る気液混合反応装置において、円筒状のハウジングに流入する気泡を含んだ液体は、ハウジングの内部を旋回しながらハウジングの下部から上部に移動している。これにより、ハウジングの内部の液体に気体が効率的に溶解する。

特開２００４−２６７９４０号公報

しかしながら、特許文献１に係る気液混合反応装置は、ハウジングの内部の液体に気体を効率的に溶解させることが考慮されたものであっても、ハウジングの内部に流入してから流出するまでのハウジングの内部に流入した流体の圧力損失が考慮されているものではなかった。すなわち、特許文献１に係る気液混合反応装置では、ハウジングの内部に流入してから流出するまでのハウジングの内部に流入した流体の圧力損失が十分に抑制されていない。

ハウジングの内部に流入した流体の圧力損失が大きい場合は、気泡発生機の負圧部は、気体を吸入するために十分な負圧の状態まで変化しない。その結果、気泡発生機は、気泡を効率的に発生させることができなくなる。

そこで、この発明の目的は、気泡を効率的に発生させることが可能な気液混合装置およびそれを備えた浄水器を提供することである。

この発明に従った気液混合装置は、負圧部を有する気泡発生機と、ハウジングとを備えている。気泡発生機の負圧部は、液体を流通させ、負圧の状態になることによって気体を吸入し且つ吸入した気体を液体に溶解させることによって液体に気泡を発生させる。ハウジングは、流入口と流出口とを有している。流入口は、気泡発生機を流通した気泡を有する液体を流入させる。流出口は、流入口から流入した気泡を有した液体を流出させる。流出口の開口度は、流入口の開口度よりも大きい。

この発明によれば、流出口の開口度を流入口の開口度よりも大きくすることにより、ハウジングの内部を流れる液体の圧力損失を低下させることができる。ハウジングの内部に流入した液体の圧力損失が低下する場合は、気泡発生機の負圧部は、気体を吸入するために十分な負圧の状態まで変化することができる。したがって、この発明に従った気液混合装置は、気泡を効率的に発生させることができる。

この発明に従った気液混合装置は、開放部をさらに備えていることが好ましい。開放部は、流入口から流出口に向かう液体の流れ方向に関して流出口よりも下流側に配置され、大気圧に開放されている。

この構成によれば、流出口よりも下流側に配置された開放部が大気圧に開放されていることにより、ハウジング内部の圧力が高くなることが防止されている。これにより、ハウジングの内部での液体の圧力損失がより効果的に低下する。そのため、この発明に従った気液混合装置は、気泡をより効率的に発生させることができる。

この発明に従った浄水器は、ハウジングに収容された濾材と、この発明に従った気液混合装置とを備えていることが好ましい。

この構成による浄水器では、気液混合装置において効率的に気泡を発生させることができるため、ハウジングの内部に配置された濾材に効果的に気泡を触れさせることができる。効果的に濾材に気泡が触れることにより、濾材に付着または堆積した物質が濾材から容易に剥離する。このように、この構成に係る浄水器は、濾材を効果的に洗浄することができる。

この発明に従った浄水器は、オゾン発生装置をさらに備えていることが好ましい。オゾン発生装置は、気泡発生機に接続され、気泡発生機に供給されるオゾンを発生させる。負圧部は、負圧の状態になることによってオゾン発生装置にて発生したオゾンおよび気体を吸入し且つ吸入した気体およびオゾンを液体に溶解させることにより、オゾンを有した気泡を液体に発生させる。

この構成によれば、気泡発生機は、オゾンを有した気泡を液体に発生させることができる。オゾンは、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して効果的に作用するため、濾材に付着または堆積した汚濁物質を除去することができる。また、オゾンを有した気泡が効果的に濾材に触れることにより、濾材に付着または堆積した物質が濾材から容易に剥離する。このように、この構成に係る浄水器は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材を効果的に洗浄することができる。

この発明に従った浄水器は、導入部と導出部とをさらに備えていることが好ましい。導入部は、ハウジングと気泡発生機とに接続され、オゾンを有した気泡を含む液体を前記ハウジングに導入させることが好ましい。導出部は、ハウジングに接続され、ハウジングに導入されたオゾンを有した気泡を含む液体をハウジングから導出させることが好ましい。また、この発明に従った浄水器では、ハウジングは、筒形状を有していることが好ましい。ハウジングは、内面と中心軸とを有していることが好ましい。内面は、ハウジングの断面において略円形状を有し液体に接することが好ましい。中心軸は、上下方向に延び且つ内面の中心を通ることが好ましい。濾材は、ハウジングの中心軸に垂直な方向に関してハウジングの内面の径よりも小さい径を有する略円形状を持つ断面と、上下方向に延び且つ濾材の各断面の中心を通る中心軸とを有していることが好ましい。濾材の中心軸が延びる方向はハウジングの中心軸が延びる方向と略一致していることが好ましい。濾材と内面との間には、所定の距離の間隙が開けられていることが好ましい。ハウジングの上下方向に関して、導入部はハウジングの下部に配置され、導出部はハウジングの上部に配置されていることが好ましい。導入部からハウジングに導入されるオゾンを有した気泡を含む液体は、内面に沿う周方向にハウジングに流入し、且つ、間隙を旋回するようにハウジングの内部を流れることが好ましい。ハウジングの内部を流れるオゾンを有した気泡を含む液体は、内面に沿う周方向に導出部に流出することが好ましい。

この発明によれば、ハウジングの内部において、オゾンを有した気泡を含む液体が、ハウジングの中心軸の周りを旋回するように流れる。これにより、ハウジングの内部を流れる液体に遠心力が発生する。そのため、ハウジングの内部を流れる液体の流れはハウジングの内面を押すように作用することにより、オゾンを有した気泡はハウジングの各断面の中心軸に向かって集まる。ハウジングの内面と濾材との間には、ハウジングの中心軸に垂直な方向（つまり内面の半径方向）に所定の距離の間隙が開いているため、オゾンまたはオゾンを有した気泡が濾材に触れやすい。このように、この構成に係る浄水器は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材を効果的に洗浄することができる。

この発明に従った浄水器では、ハウジングの流入口は内面から導入部に向かって開口し、ハウジングの流出口は内面から導出部に向かって開口していることが好ましい。ハウジングの所定の断面において、導入部からハウジングに流入する液体の流れ方向に関して、内面は、流入口において最も上流側に位置する最上流点と、流入口において最も下流側に位置する最下流点とを有していることが好ましい。流入口は、ハウジングの所定の断面において、最上流点と最下流点との間で開口していることが好ましい。ハウジングの所定の断面において、ハウジングから導出部に流出する液体の流れ方向に関して、内面は、流出口において最も上流側に位置する最上流点と、流出口において最も下流側に位置する最下流点とを有していることが好ましい。流出口は、ハウジングの所定の断面において、最上流点と最下流点との間で開口していることが好ましい。

導入部は、オゾンを有した気泡を含む液体が流入口の最下流点の接線が延びる方向と略平行に流入口からハウジングの内部に流入するように、ハウジングに接続されていることが好ましい。導出部は、オゾンを有した気泡を含む液体が、流出口の最上流点の接線が延びる方向と略平行にハウジングの内部から流出口に流出するように、ハウジングに接続されていることが好ましい。

この構成によれば、流入口において最下流点の接線方向に導入部からハウジングの内部にオゾンを有した気泡を含む液体が流入し、流出口において最上流点の接線方向に導出部からハウジングの外部にオゾンを有した気泡を含む液体が流出する。流入口から流出口までの水の流れにより、ハウジングの内部において効果的に旋回流が発生する。したがって、この構成に係る浄水器は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材を効果的に洗浄することができる。

この発明に従った浄水器では、ハウジングの中心軸は、鉛直方向に延びていることが好ましい。

この構成によれば、ハウジングの上下方向に関して、導入部がハウジングの下部に配置され、且つ、導出部がハウジングの上部に配置されている。さらに、ハウジングの中心軸が鉛直方向に延びていることにより、ハウジングの内部にて下方から上方に向かって円滑に旋回流が流れる。したがって、この構成に係る浄水器は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材を効果的に洗浄することができる。

この発明に従った浄水器では、濾材を洗浄する際は、オゾン発生装置にて発生したオゾンを有した気泡を含む液体が導入部からハウジングに導入される前に、ハウジングに溜められた液体を排出するように構成されていることが好ましい。

この構成によれば、オゾンを有した気泡を含む液体が導入部からハウジングに導入されるときには、ハウジングの内部に液体が溜められておらず、ハウジングが空の状態である。そのため、オゾンを有した気泡を含む液体が導入部からハウジングに導入されるときには、オゾンを有した気泡を含む液体により、ハウジングの内部にてより効果的に旋回流が発生する。特に、ハウジングの内部にて旋回流が下方から上方に向かって流れる場合には、ハウジングの内部にてさらに効果的に旋回流が発生する。したがって、この構成に係る浄水器は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材を効果的に洗浄することができる。

以上のように、この発明によれば、気泡を効率的に発生させることが可能な気液混合装置およびそれを備えた浄水器を提供することができる。

この発明に係る気液混合装置および浄水器の一部を断面で示した全体模式図である。この発明に係る浄水器の気泡発生機の模式図である。この発明に係る気液混合装置および浄水器のハウジングの断面を示した図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。この発明に係る気液混合装置および浄水器のハウジングの断面を示した図１のＩＶ−ＩＶ線の断面図である。

本願発明者は、気泡発生機の負圧部が効率的に負圧の状態に変化するように、気泡を含んだ液体がハウジングに流入してから流出するまでのハウジング内部での流体の圧力損失を低下させることについて思案した。

そのために本願発明者は、以下の事項に着目した。ハウジングはある程度の容積（断面積）を有しているため、流出口が比較的小さい場合には、ハウジングの内部を流れる液体の圧力損失が大きくなる。その結果、ハウジング内部の水圧が高くなる。一方、気泡発生機が気体を取り込むことにより、気泡発生機の下流に配置された流入口を流れる流体の総量は、気泡発生機が取り込んだ気体の分だけ増加する。これにより、ハウジングの内部での流体の圧力損失が大きくなる。さらに、流出口の開口度が流入口の開口度と同一もしくは小さい場合には、ハウジングの内部での流体の圧力損失が大きくなる。

そこで、本願発明者は、流出口の開口度を流入口の開口度よりも大きくすることにより、ハウジングの内部での液体の圧力損失を低下させることを思い付いた。ハウジングの内部での液体の圧力損失を低下させることができる場合には、気泡発生機において効率的に気泡を発生させることができる。以上のように、本願発明者は、気泡を効率的に発生させることが可能な気液混合装置およびそれを備えた浄水器を得るに至った。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示すように、浄水器１００は、ハウジング１０と濾材２０とオゾン微細気泡発生機３０と導入部４０とを備えている。ハウジング１０には、液体としての水が溜められる。ハウジング１０は略円筒形状を有している。また、ハウジング１０は、水に接する部分である内面１３を有している。内面１３は、円筒が延びる方向に延びている。円筒が延びる方向は、図１の上下方向であり、内面１３およびハウジング１０は図１の上下方向に延びている。ただし、ハウジング１０の形状は特に限定されず、ハウジング１０を水平方向（図１の左右方向）で切った各断面において、内面１３が略円形状であればよい。

オゾン微細気泡発生機３０は、水を流通させ、オゾンを有した微細気泡を水に発生させる。図２に示すように、オゾン微細気泡発生機３０は、オゾン発生装置３１と微細気泡発生装置３２とを有している。オゾン発生装置３１は、オゾンを含んだ気体を発生させる。微細気泡発生装置３２は、オゾン発生装置３１にて発生したオゾンを含む気体を吸入して、微細気泡を発生させる。オゾン発生装置３１は、気体流入口３６を介して微細気泡発生装置３２と接続している。

オゾン微細気泡発生機３０は、負圧部３５を有している。負圧部３５は、微細気泡発生装置３２に設けられている。微細気泡発生装置３２は、微細気泡発生装置３２の内部に水を流入させる流入口３３と、微細気泡発生装置３２の外部に水を流出させる流出口３４と、流入口３３と流出口３４との間に配置され、オゾンを含む気体を流入させる気体流入口３６とを有している。なお、微細気泡発生装置３２は、いわゆるエジェクタ式のものである。

負圧部３５では、内部の口径が他の部分よりも絞られている。負圧部３５では、負圧部３５の前後の流速または圧力の急激な変動により、負圧が発生する。微細気泡発生装置３２は、負圧部３５において気体を吸引する。

本実施形態において、少なくとも微細気泡発生装置３２とハウジング１０とによって気液混合装置１１０が構成されている。オゾン発生装置３１は、微細気泡発生装置３２に供給されるオゾンを発生させる。気液混合装置１１０では、オゾン発生装置３１は、オゾンを含んだ気体を発生させる。微細気泡発生装置３２は、オゾン発生装置３１にて発生したオゾンを含む気体を吸入して、微細気泡を発生させる。

ただし、微細気泡発生装置３２は、微細気泡に限らずに気泡を発生させるものであればよい。微細気泡発生装置３２が発生させる微細気泡に含まれる気体は、特に限定されない。微細気泡発生装置３２が発生させる微細気泡に含まれる気体は、例えば、酸素であり、または二酸化炭素である。

オゾン発生装置３１は、気体流入口３６を介して微細気泡発生装置３２と接続している。微細気泡発生装置３２は、微細気泡発生装置３２の内部に水を流入させる流入口３３と、微細気泡発生装置３２の外部に水を流出させる流出口３４と、流入口３３と流出口３４との間に配置され、オゾンを含む気体を流入させる気体流入口３６とを有している。

流入口３３を介して流路４５から微細気泡発生装置３２に流入した水に、オゾンを含んだ微細気泡が溶解することにより、オゾン微細気泡発生機３０は、オゾンを有した微細気泡を水に発生させる。

図１に示すように、流路４５には、ポンプ２が配置されている。ポンプ２は、オゾン微細気泡発生機３０と導入部４０とを流れる水の流れ方向に関して、オゾン微細気泡発生機３０よりも上流側に配置されている。ポンプ２が作動することにより、オゾン微細気泡発生機３０に水が強制的に送水される。

浄水器１００は導入部４０を備えている。導入部４０は、オゾン微細気泡発生機３０のうちの微細気泡発生装置３２とハウジング１０とに接続されている。導入部４０は、オゾン微細気泡発生機３０にて発生したオゾンを有した微細気泡を含む水をハウジング１０に導入させる。導入部４０は、管状部材によって形成されており、オゾンを有した微細気泡を含む水が管状部材の内部を通過する。

濾材２０は、ハウジング１０に溜められる液体としての水を浄化する。濾材２０は、ハウジング１０に収容されている。ハウジング１０の内部には、一次側空間１１が形成されている。一次側空間１１は、ハウジング１０の内部のうち、水が濾材２０を通過する前の空間である。これに対し、ハウジング１０の内部のうち、水が濾材２０を通過した後の空間は、二次側空間１２である。

浄水器１００は、導入部４０から一次側空間１１に供給される水の全量を濾材２０に通過させるように、導入部４０から流入口４１を介して一次側空間１１に流入した水を浄化する。浄水器１００では、濾材２０として、中空糸膜が利用されている。ただし、濾材２０は、中空糸膜に限定されず、例えば平膜のプリーツ形状のものや、不織布のロール形状のもの等、他のタイプの濾材であってもよい。

濾材２０は、固定部２１と濾過部２２とを有している。固定部２１とは、ハウジング１０に対して濾材２０が固定される部分のことをいう。固定部２１は、環状の固定部材２３を介してハウジング１０に固定されている。濾材２０が他の形態のタイプである場合でも、濾材２０は固定部２１と濾過部２２とを有している。

濾材２０のうちの一次側空間１１に面した部分である濾過部２２は、一次側空間１１に露出している。濾過部２２は、中空糸膜の中空糸の部分である。浄水器１００では、浄水が生成される際は、導入部４０から一次側空間１１に供給された水が、上下方向に関する下方から上方に向かって濾材２０を通過する。この際、濾材２０に付着または堆積する不純物の多くは、濾材２０のうちの濾過部２２に付着または堆積する。濾材２０を通過することによって浄化された水は、吐出口１４を介して導出部１５に流通される。濾材２０によって濾過された浄水は、導出部１５を通過して浄水器１００の外部に供給される。

なお、導入部４０から導出部１５へ向かって流れる水には、オゾン微細気泡発生機３０にて発生したオゾンを有した微細気泡が含まれていてもよく、オゾンまたは微細気泡を含まないものであってもよい。

図３と図４とに示すように、濾材２０のうちの濾過部２２は、略円形状の断面を有している。濾過部２２の断面は、ハウジング１０の断面の半径方向に関して内面１３の径ｄ_１よりも小さい径ｄ_２を有している。浄水器１００では、濾過部２２の断面の径ｄ_２と内面１３の径ｄ_１とは、ハウジング１０においてそれぞれ略一定である。ただし、濾過部２２の断面の径と内面１３の径とは、ハウジング１０においてそれぞれ一定でなくてもよい。

濾過部２２は、内面１３からハウジング１０の断面の半径方向の内方に所定の距離が隔てられるようにハウジング１０の内部に配置されている。これにより、濾材２０と内面１３との間には、所定の距離の間隙が開けられている。間隙の寸法は、例えば（ｄ_１／２−ｄ_１／２）である。このように、一次側空間１１の断面積は、濾過部２２の断面積よりも大きい。ハウジング１０の断面において、内面１３と濾過部２２との間の所定の距離とは、ハウジング１０の内部において後述する旋回流が発生する程度の距離である。例えば、ハウジング１０の断面において、内面１３と濾過部２２との間の所定の距離は、後述する流入口４１の最上流点４２と最下流点４３との間の距離よりも短い。

なお、浄水器１００では、ハウジング１０の内面１３の中心Ｃと濾過部２２の断面の中心Ｃとが一致している。つまり、濾材２０の中心軸はハウジング１０の中心軸に略一致している。ハウジング１０の中心軸とは、ハウジング１０を水平方向で切った各断面の中心Ｃを通る軸である。濾材２０の中心軸とは、濾材２０を水平方向で切った各断面の中心Ｃを通る軸である。ハウジング１０の中心軸と濾材２０の中心軸とは、上下方向に延びている。ただし、濾過部２２の断面の中心は、ハウジング１０の断面の中心Ｃと一致していなくてもよい。また、中心Ｃは、ハウジング１０の断面の中心であってもよい。

図１に示すように、浄水器１００は、導出部５０を備えている。導出部５０は、ハウジング１０に接続され、ハウジング１０に導入されたオゾンを有した微細気泡を含む水をハウジング１０から導出させる。導出部５０は、管状部材によって形成されており、濾材２０の洗浄時にハウジング１０の内部から排出された水が管状部材の内部を通過する。

ハウジング１０の上下方向に関して、導入部４０はハウジング１０の下部１７に配置され、導出部５０はハウジング１０の上部１６に配置されている。なお、ハウジング１０の下部１７とは、ハウジング１０の上下方向に関する中央の位置よりも下方の部分のことをいう。ハウジング１０の上部１６とは、ハウジング１０の上下方向に関する中央の位置よりも上方の部分のことをいう。浄水器１００では、ハウジング１０の上下方向と浄水器１００の上下方向とが略一致している。

図３は、導入部４０がハウジング１０に接続されている位置のハウジング１０等の断面図である。一方、図４は、導出部５０がハウジング１０に接続されている位置のハウジング１０等の断面図である。ハウジング１０は、内面１３から導入部４０に向かって開口した流入口４１と、内面１３から導出部５０に向かって開口した流出口５１とを有している。流入口４１は、微細気泡発生装置３２を流通した微細気泡を有する水をハウジング１０に流入させる。流出口５１は、流入口４１から流入した微細気泡を有した水をハウジング１０から流出させる。

図３に示すように、ハウジング１０の所定の断面において、内面１３は、最上流点４２と最下流点４３とを有している。最上流点４２は、導入部４０からハウジング１０に流入する水の流れ方向に関して、流入口４１において最も上流側に位置している。最下流点４３は、導入部４０からハウジング１０に流入する水の流れ方向に関して、流入口４１において最も下流側に位置している。流入口４１は、ハウジング１０の所定の断面において、最上流点４２と最下流点４３との間で開口している。

図４に示すように、ハウジング１０の所定の断面において、内面１３は、最上流点５２と最下流点５３とを有している。最上流点５２は、ハウジング１０から導出部５０に流出する水の流れ方向に関して、流出口５１において最も上流側に位置している。最下流点５３は、ハウジング１０から導出部５０に流出する水の流れ方向に関して、流出口５１において最も下流側に位置している。流出口５１は、ハウジング１０の所定の断面において、最上流点５２と最下流点５３との間で開口している。

図１と図３とに示すように、浄水器１００では、ハウジング１０の上下方向に関して流入口４１が配置されている位置には濾材２０が配置されていない。これにより、ハウジング１０の下部にて旋回流が作られ、気泡の一部がハウジング１０の中心軸付近に移動する。中心軸付近の気泡は水流や重力の影響で上昇し、濾材２０の下部からオゾンを作用させることができる。流入口４１が配置されている位置に濾材２０が配置されている場合には、オゾンを含む気泡は、濾材２０の側面からの作用が主となるのに対し、濾材２０の側面からだけでなく濾材２０の下部からも作用させることによって、より効果的に濾材２０を洗浄することができる。

なお、ハウジング１０に対する流入口４１と流出口５１の配置は、図１の下方または上方からハウジング１０を見て、互いに対向していてもよく、略同一の位置であってもよい。また、ハウジング１０の内部において、後述する旋回流の軌跡は、図１の上方からハウジング１０を見て、図３および図４に示すように時計回りであってもよく、反時計回りであってもよい。浄水器１００では、図１の上方からハウジング１０を見た場合に後述する旋回流の軌跡がハウジング１０の内部において図３および図４に示すように時計回りであるように、流入口４１と流出口５１とがハウジング１０に設けられている。導入部４０からハウジング１０に導入されるオゾンを有した微細気泡を含む液体は、内面１３に沿う周方向にハウジング１０に流入し、且つ、間隙を旋回するようにハウジング１０の内部を流れる。一方、ハウジング１０の内部を流れるオゾンを有した微細気泡を含む液体は、内面１３に沿う周方向に導出部５０に流出する。

気液混合装置１１０では、流出口５１の開口度が流入口４１の開口度よりも大きい。例えば、ハウジング１０の各所定の断面において、流入口４１の最上流点４２と最下流点４３との間を描く内面１３の弧Ｃ_４０は、流出口５１の最上流点５２と最下流点５３との間を描く内面１３の弧Ｃ_５０よりも小さい。また例えば、流出口５１の上下方向の寸法が流入口４１の上下方向の寸法よりも大きくすることにより、流出口５１の開口度が流入口４１の開口度よりも大きくなる（図１参照）。

浄水器１００では、導入部４０からハウジング１０に導入されるオゾンを有した微細気泡を含む水は、ハウジング１０の各断面の中心Ｃの周りを旋回するようにハウジング１０の内部を流れる。導入部４０からハウジング１０の内部に導入されるときに流入口４１を通過する水と、導出部５０からハウジング１０の外部に導出されるときに流出口５１を通過する水とは、ハウジング１０の各断面の中心Ｃの周りを旋回する旋回流の軌跡の接線が延びる方向に流れている。

浄水器１００では、ハウジング１０において、ハウジング１０の各断面の中心Ｃはそれぞれ一致している。ただし、ハウジング１０において、ハウジング１０の各断面の中心は互いに異なっていてもよい。

図３に示すように、導入部４０は、オゾンを有した微細気泡を含む水が流入口４１の最下流点４３の接線Ｌ_４０が延びる方向と略平行に流入口４１からハウジング１０の内部に流入するように、ハウジング１０に接続されている。図４に示すように、導出部５０は、オゾンを有した微細気泡を含む水が流出口５１の最上流点５２の接線Ｌ_５０が延びる方向と略平行にハウジング１０の内部から流出口５１に流出するように、ハウジング１０に接続されている。ハウジング１０から導出部５０に流出する液体が流れる方向は、導入部４０からハウジング１０に流入する液体が流れる方向と略同一であってもよく、この方向と異なっていてもよい。

なお、導入部４０は、導入部４０のうちの流入口４１よりも上流側の部分が図３の下方に向かって曲線状に曲がるように形成されていてもよい。また、導出部５０は、導出部５０のうちの流出口５１よりも下流側の部分が図４の上方に向かって曲線状に曲がるように形成されていてもよい。

濾材２０の濾過部２２が洗浄される際は、流入口４１から一次側空間１１に流入したオゾンを有した微細気泡を含む水は、ハウジング１０の内部を旋回し且つハウジング１０の内部を下方から上方に向かって流れる。なお、図３および図４にて点線で示す矢印は、水が流れる方向を概略的に示すものであり、旋回流の速度または規模を示すものではない。

図１に示すように、浄水器１００は、開放部６０を備えている。開放部６０は、流入口４１から流出口５１に向かう水の流れ方向に関して流出口５１よりも下流側に配置されている。開放部６０は大気圧に開放されている。開放部６０は、ハウジング１０とは別の他のハウジングであってもよく、導出部５０を介してハウジング１０から排出された水が溜められるタンクであってもよく、または、単に大気圧に開放された管状部材であってもよい。

濾材２０を洗浄する際は、オゾン微細気泡発生機３０にて発生したオゾンを有した微細気泡を含む水が導入部４０からハウジング１０に導入される前に、浄水器１００は、ハウジング１０に溜められた水を排出するように構成されている。濾材２０を洗浄する際は、オゾンを有した微細気泡を含む水が導入部４０からハウジング１０に導入される前に、ハウジング１０に溜められた水が、ポンプ２の作動によって導出部５０を介してハウジング１０の外部に排出されることであってもよい。または、濾材２０を洗浄する際は、オゾンを有した微細気泡を含む水が導入部４０からハウジング１０に導入される前に、ハウジング１０に溜められた水が、排出口１９を介してハウジング１０の外部に排出されることであってもよい。排出口１９は、ハウジング１０の底部１８に配置されている。

以上のように、気液混合装置１１０は、負圧部３５を有する微細気泡発生装置３２と、ハウジング１０とを備えている。微細気泡発生装置３２の負圧部３５は、水を流通させ、負圧の状態になることによって気体を吸入し且つ吸入した気体を水に溶解させることによって水に微細気泡を発生させる。ハウジング１０は、流入口４１と流出口５１とを有している。流入口４１は、微細気泡発生装置３２を流通した微細気泡を有する水を流入させる。流出口５１は、流入口４１から流入した微細気泡を有した水を流出させる。流出口５１の開口度は、流入口４１の開口度よりも大きい。

気液混合装置１１０によれば、流出口５１の開口度を流入口４１の開口度よりも大きくすることにより、ハウジング１０の内部を流れる流体の圧力損失を低下させることができる。ハウジング１０の内部に流入した流体の圧力損失が低下する場合は、微細気泡発生装置３２の負圧部３５は、気体を吸入するために十分な負圧の状態まで変化することができる。したがって、気液混合装置１１０は、微細気泡を効率的に発生させることができる。すなわち、本実施形態によれば、気泡を効率的に発生させることが可能な気液混合装置１１０を提供することができる。

気液混合装置１１０は、開放部６０を備えている。開放部６０は、流入口４１から流出口５１に向かう水の流れ方向に関して流出口５１よりも下流側に配置され、大気圧に開放されている。

この構成によれば、流出口５１よりも下流側に配置された開放部６０が大気圧に開放されていることにより、ハウジング１０の内部の圧力が高くなることが防止されている。これにより、ハウジング１０の内部での流体の圧力損失がより効果的に低下する。そのため、気液混合装置１１０は、微細気泡をより効率的に発生させることができる。

浄水器１００は、ハウジング１０に収容された濾材２０と、気液混合装置１１０とを備えている。

浄水器１００では、気液混合装置１１０において効率的に微細気泡を発生させることができるため、ハウジング１０の内部に配置された濾材２０の濾過部２２に効果的に微細気泡を触れさせることができる。効果的に濾過部２２に微細気泡が触れることにより、濾過部２２に付着または堆積した物質が濾過部２２から容易に剥離する。

オゾンを有した微細気泡が濾過部２２の表面に衝突すること、または、オゾンを有した微細気泡が破裂することによる振動が濾過部２２の表面に作用することにより、濾過部２２の表面に付着もしくは堆積した汚濁物質が濾過部２２の表面から剥離される。また、これにより、濾過部２２の表面に汚濁物質が付着しにくくなるとともに、濾過部２２の表面に汚濁物質が付着または堆積することが防止される。さらに、微細気泡中のオゾンにより、濾過部２２を殺菌したり、有機物を分解したりすることができる。その結果、濾過部２２を効果的に洗浄することができる。このように、浄水器１００は、濾材２０を効果的に洗浄することができる。

浄水器１００は、オゾン発生装置３１を備えている。オゾン発生装置３１は、微細気泡発生装置３２に接続され、微細気泡発生装置３２に供給されるオゾンを発生させる。負圧部３５は、負圧の状態になることによってオゾン発生装置３１にて発生したオゾンおよび気体を吸入し且つ吸入した気体およびオゾンを水に溶解させることにより、オゾンを有した微細気泡を水に発生させる。

この構成によれば、オゾン発生装置３１が接続された微細気泡発生装置３２は、オゾンを有した微細気泡を水に発生させることができる。オゾンは、有機物や細菌等に対して効果的に作用するため、濾過部２２に付着または堆積した汚濁物質を除去することができる。また、オゾンを有した微細気泡が効果的に濾過部２２に触れることにより、濾過部２２に付着または堆積した物質が濾過部２２から容易に剥離する。このように、浄水器１００は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材２０を効果的に洗浄することができる。

浄水器１００は、導入部４０と導出部５０とをさらに備えている。導入部４０は、ハウジング１０と微細気泡発生装置３２とに接続され、オゾンを有した微細気泡を含む水をハウジング１０に導入させる。導出部５０は、ハウジング１０に接続され、ハウジング１０に導入されたオゾンを有した微細気泡を含む水をハウジング１０から導出させる。また、浄水器１００では、ハウジング１０は、筒形状を有している。ハウジング１０は、内面１３と中心軸とを有している。内面１３は、ハウジング１０の断面において略円形状を有し液体に接する。中心軸は、上下方向に延び且つ内面１３の中心Ｃを通る。濾材２０は、ハウジング１０の中心軸に垂直な方向に関してハウジング１０の内面１３の径ｄ_１よりも小さい径ｄ_２を有する略円形状を持つ断面と、上下方向に延び且つ濾材２０の各断面の中心Ｃを通る中心軸とを有している。濾材２０の中心軸が延びる方向はハウジング１０の中心軸が延びる方向と略一致している。濾材２０と内面１３との間には、所定の距離の間隙が開けられている。ハウジング１０の上下方向に関して、導入部４０はハウジング１０の下部１７に配置され、導出部５０はハウジング１０の上部１６に配置されている。導入部４０からハウジング１０に導入されるオゾンを有した微細気泡を含む液体は、内面１３に沿う周方向にハウジング１０に流入し、且つ、間隙を旋回するようにハウジング１０の内部を流れる。ハウジング１０の内部を流れるオゾンを有した微細気泡を含む液体は、内面１３に沿う周方向に導出部５０に流出する。

浄水器１００によれば、ハウジング１０の内部において、オゾンを有した微細気泡を含む水が、ハウジング１０の各断面の中心Ｃの周りを旋回するように流れる。これにより、ハウジング１０の内部を流れる水に遠心力が発生する。そのため、ハウジング１０の内部を流れる水の流れはハウジング１０の内面１３を押すように作用することにより、オゾンを有した微細気泡がハウジング１０の中心軸に向かって集まる。ハウジング１０の内面１３と濾材２０の濾過部２２との間には、ハウジング１０の中心軸に垂直な方向に所定の距離の間隙が開いているため、オゾンまたはオゾンを有した微細気泡が濾過部２２に触れやすい。オゾンは、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して効果的に作用するため、濾過部２２に付着または堆積したこのような汚濁物質を除去することができる。

ハウジング１０の流入口４１は内面１３から導入部４０に向かって開口し、ハウジング１０の流出口５１は内面１３から導出部５０に向かって開口している。ハウジング１０の所定の断面において、導入部４０からハウジング１０に流入する水の流れ方向に関して、内面１３は、流入口４１において最も上流側に位置する最上流点４２と、流入口４１において最も下流側に位置する最下流点４３とを有している。流入口４１は、ハウジング１０の所定の断面において、最上流点４２と最下流点４３との間で開口している。ハウジング１０の所定の断面において、ハウジング１０から導出部５０に流出する水の流れ方向に関して、内面１３は、流出口５１において最も上流側に位置する最上流点５２と、流出口５１において最も下流側に位置する最下流点５３とを有している。流出口５１は、ハウジング１０の所定の断面において、最上流点５２と最下流点５３との間で開口している。

導入部４０は、オゾンを有した微細気泡を含む水が流入口４１の最下流点４３の接線Ｌ_４０が延びる方向と略平行に流入口４１からハウジング１０の内部に流入するように、ハウジング１０に接続されている。導出部５０は、オゾンを有した微細気泡を含む水が、流出口５１の最上流点５２の接線Ｌ_５０が延びる方向と略平行にハウジング１０の内部から流出口５１に流出するように、ハウジング１０に接続されている。

この構成によれば、流入口４１において最下流点４３の接線Ｌ_４０が延びる方向に導入部４０からハウジング１０の内部にオゾンを有した微細気泡を含む水が流入し、流出口５１において最上流点５２の接線Ｌ_５０が延びる方向に導出部５０からハウジング１０の外部にオゾンを有した微細気泡を含む水が流出する。流入口４１から流出口５１までの水の流れにより、ハウジング１０の内部において効果的に旋回流が発生する。したがって、浄水器１００は、有機物や細菌等に対して濾材２０を効果的に洗浄することができる。

浄水器１００では、ハウジング１０の上下方向に関して、導入部４０はハウジング１０の下部１７に配置され、導出部５０はハウジング１０の上部１６に配置されている。また、浄水器１００では、ハウジング１０の中心軸は、鉛直方向に延びている。

この構成によれば、オゾンを有した微細気泡を含む水は、ハウジング１０の下部１７からハウジング１０の内部に流入し、ハウジング１０の上部１６からハウジング１０の外部に流出する。このように、ハウジング１０の内部にて旋回流が鉛直方向の下方から上方に向かって流れることにより、ハウジング１０の内部に特に円滑に旋回流が発生する。したがって、浄水器１００は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材２０を効果的に洗浄することができる。

浄水器１００では、濾材２０を洗浄する際は、オゾン発生装置３１にて発生したオゾンを有した微細気泡を含む水が導入部４０からハウジング１０に導入される前に、ハウジング１０に溜められた水を排出するように構成されている。

この構成によれば、オゾンを有した微細気泡を含む水が導入部４０からハウジング１０に導入されるときには、ハウジング１０の内部に水が溜められておらず、ハウジング１０が空の状態である。そのため、オゾンを有した微細気泡を含む水が導入部４０からハウジング１０に導入されるときには、オゾンを有した微細気泡を含む水により、ハウジング１０の内部にてより効果的に旋回流が発生する。特に、ハウジング１０の内部にて旋回流が下方から上方に向かって流れる場合には、ハウジング１０の内部にてさらに効果的に旋回流が発生する。したがって、浄水器１００は、有機物または細菌等の粘着性の物質に対して濾材２０を効果的に洗浄することができる。

以上のように、本実施形態によれば、気泡を効率的に発生させることが可能な気液混合装置１１０およびそれを備えた浄水器１００を提供することができる。

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。

１０：ハウジング、１３：内面、１６：（ハウジングの）上部、１７：（ハウジングの）下部、２０：濾材、３１：オゾン発生装置、３２：微細気泡発生機、３５：負圧部、４０：導入部、４１：流入口、４２：最上流点、４３：最下流点、５０：導出部、５１：流出口、５２：最上流点、５３：最下流点、６０：開放部、１００：浄水器、１１０：気液混合装置

Claims

液体を流通させ、負圧の状態になることによって気体を吸入し且つ吸入した気体を液体に溶解させることによって液体に気泡を発生させる負圧部を有する気泡発生機と、
前記気泡発生機を流通した気泡を有する液体を流入させる流入口と、前記流入口から流入した気泡を有した液体を流出させる流出口と、を有するハウジングと、を備え、
前記流出口の開口度が前記流入口の開口度よりも大きい、
気液混合装置。
前記流入口から前記流出口に向かう液体の流れ方向に関して前記流出口よりも下流側に配置され、大気圧に開放された開放部をさらに備えた、
請求項１に記載の気液混合装置。
前記ハウジングに収容された濾材と、
請求項１または請求項２に記載の気液混合装置と、
を備えた浄水器。
前記気泡発生機に接続され、前記気泡発生機に供給されるオゾンを発生させるオゾン発生装置をさらに備え、
前記負圧部は、負圧の状態になることによって前記オゾン発生装置にて発生したオゾンおよび気体を吸入し且つ吸入した気体およびオゾンを液体に溶解させることにより、オゾンを有した気泡を液体に発生させる、
請求項３に記載の浄水器。
前記ハウジングと前記気泡発生機とに接続され、オゾンを有した気泡を含む液体を前記ハウジングに導入させる導入部と、
前記ハウジングに接続され、前記ハウジングに導入されたオゾンを有した気泡を含む液体を前記ハウジングから導出させる導出部と、をさらに備え、
前記ハウジングは、筒形状を有し、前記ハウジングの断面において略円形状を有し液体に接する内面と、上下方向に延び且つ前記内面の中心を通る中心軸と、を有し、
前記濾材は、前記ハウジングの前記中心軸に垂直な方向に関して前記ハウジングの前記内面の径よりも小さい径を有する略円形状を持つ断面と、上下方向に延び且つ前記濾材の前記各断面の中心を通る中心軸と、を有し、
前記濾材の前記中心軸が延びる方向は前記ハウジングの前記中心軸が延びる方向と略一致し、
前記濾材と前記内面との間には、所定の距離の間隙が開けられ、
前記ハウジングの上下方向に関して、前記導入部は前記ハウジングの下部に配置され、前記導出部は前記ハウジングの上部に配置され、
前記導入部から前記ハウジングに導入されるオゾンを有した気泡を含む液体は、前記内面に沿う周方向に前記ハウジングに流入し、且つ、前記間隙を旋回するように前記ハウジングの内部を流れ、
前記ハウジングの内部を流れるオゾンを有した気泡を含む液体は、前記内面に沿う周方向に前記導出部に流出する、
請求項４に記載の浄水器。
前記ハウジングの前記流入口は、前記内面から前記導入部に向かって開口し、
前記ハウジングの前記流出口は、前記内面から前記導出部に向かって開口し、
前記ハウジングの所定の断面において、前記導入部から前記ハウジングに流入する液体の流れ方向に関して、前記内面は前記流入口において最も上流側に位置する最上流点と前記流入口において最も下流側に位置する最下流点とを有し、前記流入口は、前記最上流点と前記最下流点との間で開口し、
前記ハウジングの所定の断面において、前記ハウジングから前記導出部に流出する液体の流れ方向に関して、前記内面は前記流出口において最も上流側に位置する最上流点と前記流出口において最も下流側に位置する最下流点とを有し、前記流出口は、前記最上流点と前記最下流点との間で開口し、
前記導入部は、オゾンを有した気泡を含む液体が前記流入口の前記最下流点の接線が延びる方向と略平行に前記流入口から前記ハウジングの内部に流入するように、前記ハウジングに接続され、
前記導出部は、オゾンを有した気泡を含む液体が前記流出口の前記最上流点の接線が延びる方向と略平行に前記ハウジングの内部から前記流出口に流出するように、前記ハウジングに接続されている、
請求項５に記載の浄水器。
前記ハウジングの前記中心軸は、鉛直方向に延びている、
請求項５または請求項６に記載の浄水器。
前記濾材を洗浄する際は、前記オゾン発生装置にて発生したオゾンを有した気泡を含む液体が前記導入部から前記ハウジングに導入される前に、前記ハウジングに溜められた液体を排出するように構成されている、
請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の浄水器。